EP4141321A1 - Gasbrennervorrichtung mit flammensperreinrichtung - Google Patents

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EP4141321A1
EP4141321A1 EP22190965.8A EP22190965A EP4141321A1 EP 4141321 A1 EP4141321 A1 EP 4141321A1 EP 22190965 A EP22190965 A EP 22190965A EP 4141321 A1 EP4141321 A1 EP 4141321A1
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EP
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burner
gas
flame
gas burner
flame arresting
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Pending
Application number
EP22190965.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Dzubiella
Eugen Gleim
Lars Paesler
Sven Stutzmann
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Viessmann Climate Solutions SE
Original Assignee
Viessmann Climate Solutions SE
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Filing date
Publication date
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • 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
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • 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
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
    • F23D2209/10—Flame flashback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/28—Fail safe preventing flash-back or blow-back

Definitions

  • the invention relates to a gas burner device according to the preamble of patent claim 1.
  • a gas burner device of the type mentioned is from the document EP 3 751 196 A1 known.
  • This gas burner device consists of a burner body for the combustion of a gas mixture containing hydrogen, the burner body having an interior which is pneumatically connected on the one hand to a burner surface arranged on the outside of the burner body and on the other hand to a fuel gas feed, with a flame arresting device in the interior between the burner surface and the fuel gas feed is arranged, in this solution in the form of a non-return valve.
  • the object of the invention is to improve a gas burner device of the type mentioned at the outset.
  • a particularly reliably working flame arrester device is to be created.
  • the flame arresting device has a multiplicity of through-holes which are always open to the gas mixture.
  • the solution according to the invention is characterized in that the flame arrestor device is designed in particular as a body with a large number of through holes. This body with its through-holes ensures that a flame, should it flash back into the (intermediate) space between the burner surface and the flame arrestor device, cannot spread further in the direction of the fuel gas supply, because the flame at least for a certain time due to a quenching Effect stabilized on the flame arrestor.
  • the gas burner device shown consists in a known manner first of a burner body 1 for burning a gas mixture consisting of fuel gas and air, the fuel gas containing at least 50%, preferably at least 70%, most preferably at least 90% hydrogen. Furthermore, the burner body 1 has an interior space 2 which, on the one hand, is connected to a burner surface 3 arranged on the outside of the burner body 1 and, on the other hand, to a fuel gas supply 4 is pneumatically connected. Pneumatically connected means that, for example, the aforementioned fuel gas can flow from the fuel gas feed 4 (i.e. an entry or mixing point for the fuel gas and regularly also for the air, i.e. the gas mixture) through the interior space 2 to the burner surface 3 . Furthermore, it is provided that a flame arresting device 5 is arranged in the interior space 2 between the burner surface 3 and the fuel gas feed line 4 .
  • the flame arresting device 5 has a large number of through holes 6 which are always open to the gas mixture. As tests have surprisingly shown, this ensures a reliably effective flame arrestor despite a low pressure loss and also without moving parts (compare the prior art mentioned at the outset).
  • a gas mixture capacity enclosed between the fuel gas supply 4 and the flame arrestor device 5 is at least three times, preferably at least five times, particularly preferably at least seven times as large as a gas mixture capacity enclosed between the flame arrester device 5 and the burner surface 3.
  • each orthogonal distance between the burner surface 3 and the flame arresting device 5 is at most 10 mm, preferably at most 8 mm, particularly preferably at most 6 mm.
  • the space between the burner surface 3 and the flame arresting device 5 is deliberately kept relatively small or narrow in relation to the thickness of the flame arresting device, so that the local displacement of the flame in a space (located in the flame arresting device 5, for example pores) with greater surface-to-volume ratio.
  • the avoidance of flashback into the fuel gas supply is ensured by the significantly larger surface-to-volume ratio in connection with the thermal capacity of the flame arresting device 5 and the flame quenching. Due to the high heat transfer coefficient, the gas temperature remains at a level below the ignition temperature within the flame arrestor device 5. Due to the temperature dependency of the so-called quench distance, it is particularly preferred to detect flame displacement and stop the supply of fuel gas.
  • the above-mentioned surface is to be understood as meaning the material surface present in the interior of the flame arresting device 5 .
  • the volume mentioned above is to be understood as meaning the entire volume of the flame arrester device 5, ie both the material volume and the cavity volume that occurs, for example, due to the porosity.
  • a quotient of the aforementioned surface area and the aforementioned volume is at least 1500 m 2 /m 3 .
  • the flame arrester device 5 is formed from a porous aluminum body, it is also preferably provided that that the quotient of the aforementioned surface area and the aforementioned volume is between 1500 m 2 /m 3 and 8000 m 2 /m 3 , preferably between 2000 m 2 /m 3 and 6000 m 2 /m 3 .
  • an orthogonal distance between the burner surface 3 and the flame arresting device 5 is the same within a predetermined tolerance value at every point between the burner surface 3 and the flame arresting device 5 .
  • the tolerance value is at most 5 mm, preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 1 mm.
  • the flame arresting device 5 consists of a body and each through-hole 6 is formed as a recess (completely) penetrating the body.
  • the recess preferably has a length of at least 3 mm between its inlet and outlet opening.
  • the body is designed to be correspondingly thick, i. H. the body preferably has a thickness of at least 3 mm.
  • the body is formed from a preferably irregularly porous material.
  • the body is formed from a cast material, preferably cast aluminum material.
  • the body is formed from a ceramic material.
  • the body is optionally made of a fiber material, is formed from a knitted material or from a (in particular wire) woven material.
  • the body is formed from a stack of or made of metal plates, which on the one hand each have an opening for introducing the gas mixture into the body and on the other hand the openings leading to the burner surface 3 leading through-holes 6 are connected to the openings and formed by means of spacers placed between them (as between the plates).
  • the spacers can be designed as nubs, for example.
  • the plates themselves are corrugated and form the through holes 6 in this way.
  • both the burner surface 3 and the flame arresting device 5 are of cylindrical design.
  • the gas burner device for burning hydrogen-rich Combustion gas is therefore preferably a so-called cylinder burner.
  • a flat burner (axial gas outlet) or a combination of cylinder and flat burner (ie radial and axial gas outlet) can also be provided.
  • the gas burner device works as follows: The gas mixture reaches the space enclosed by the flame arresting device 5 in a known manner via the fuel gas feed line 4 , which space forms part of the interior space 2 . From there, the gas mixture flows through the through-holes 6 into the space formed between the flame arresting device 5 and the burner surface 3, which also forms part of the interior space 2. From there, the gas mixture finally flows through appropriate openings to the burner surface and burns there.
  • the flame arrestor device 5 designed according to the invention prevents the flame from spreading further into the aforementioned partial space between the fuel gas feed line 4 and the Flame arresting device 5. Since the effect of the flame arresting device 5, as mentioned above, is only given for a certain time, it is particularly preferred that the gas burner device additionally has a flashback detection device which, if detected, prevents the supply of combustion gas.
  • This flashback detection device preferably includes either a suitable and between the burner surface 3 and the flame arresting device 5 or, assuming a suitable data evaluation, the flame monitoring device which is anyway arranged on the outside of the burner surface 3 is used to detect a flame formation in this area. Expressed in terms of the method, it is particularly preferred that when a flame is detected in the space between the burner surface 3 and the flame arresting device 5, the supply of the combustible part of the gas mixture to the interior 2 is switched off.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasbrennervorrichtung, umfassend einen Brennerkörper (1) zur Verbrennung eines Wasserstoff enthaltenden Gasgemisches, wobei der Brennerkörper (1) einen Innenraum (2) aufweist, der einerseits mit einer außen am Brennerkörper (1) angeordneten Brenneroberfläche (3) und andererseits mit einer Brenngaszuführung (4) pneumatisch verbunden ausgebildet ist, wobei im Innenraum (2) zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Brenngaszuführung (4) eine Flammensperreinrichtung (5) angeordnet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flammensperreinrichtung (5) eine Vielzahl von für das Gasgemisch stets offenen Durchgangslöchern (6) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasbrennervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine Gasbrennervorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Dokument EP 3 751 196 A1 bekannt. Diese Gasbrennervorrichtung besteht aus einem Brennerkörper zur Verbrennung eines Wasserstoff enthaltenden Gasgemisches, wobei der Brennerkörper einen Innenraum aufweist, der einerseits mit einer außen am Brennerkörper angeordneten Brenneroberfläche und andererseits mit einer Brenngaszuführung pneumatisch verbunden ausgebildet ist, wobei im Innenraum zwischen der Brenneroberfläche und der Brenngaszuführung eine Flammensperreinrichtung angeordnet ist, und zwar bei dieser Lösung in Form einer Rückschlagklappe.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasbrennervorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine besonders zuverlässig arbeitende Flammensperreinrichtung geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe ist mit einer Gasbrennervorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Flammensperreinrichtung eine Vielzahl von für das Gasgemisch stets offenen Durchgangslöchern aufweist.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass die Flammensperreinrichtung insbesondere als Körper mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet ist. Dieser Körper mit seinen Durchgangslöchern gewährleistet dabei, dass sich eine Flamme, sollte sie in den (Zwischen-) Raum zwischen Brenneroberfläche und Flammensperreinrichtung zurückgeschlagen, nicht weiter in Richtung Brenngaszuführung ausbreiten kann, und zwar weil sich die Flamme zumindest eine gewisse Zeit aufgrund eines Quench-Effekts auf der Flammensperreinrichtung stabilisiert.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Gasbrennervorrichtung einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • Figur 1
    im Schnitt eine Gasbrennervorrichtung mit der erfindungsgemäßen Flammensperreinrichtung.
  • Die in Figur 1 dargestellte Gasbrennervorrichtung besteht in bekannter Weise zunächst aus einem Brennerkörper 1 zur Verbrennung eines Gasgemisches, das aus Brenngas und Luft besteht, wobei das Brenngas mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, ganz besonders bevorzugt mindestens 90%, Wasserstoff enthält. Weiterhin weist der Brennerkörper 1 einen Innenraum 2 auf, der einerseits mit einer außen am Brennerkörper 1 angeordneten Brenneroberfläche 3 und andererseits mit einer Brenngaszuführung 4 pneumatisch verbunden ausgebildet ist. Unter pneumatisch verbunden ist dabei zu verstehen, dass zum Beispiel das vorgenannte Brenngas von der Brenngaszuführung 4 (also einer Eintritts- bzw. Mischstelle des Brenngases und regelmäßig auch der Luft, also des Gasgemisches) durch den Innenraum 2 zur Brenneroberfläche 3 strömen kann. ferner ist vorgesehen, dass im Innenraum 2 zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Brenngaszuführung 4 eine Flammensperreinrichtung 5 angeordnet ist.
  • Wesentlich für die erfindungsgemäße Gasbrennervorrichtung ist nun, dass die Flammensperreinrichtung 5 eine Vielzahl von für das Gasgemisch stets offenen Durchgangslöchern 6 aufweist. Hierdurch ist, wie Versuche überraschend gezeigt haben, trotz geringem Druckverlust und auch ohne bewegte Teile (vergleiche den eingangs genannten Stand der Technik) eine zuverlässig wirkende Flammensperrung gewährleistet.
  • Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein zwischen der Brenngaszuführung 4 und der Flammensperreinrichtung 5 eingeschlossenes Gasgemisch-Aufnahmevolumen mindestens dreimal, vorzugsweise mindestens fünfmal, besonders bevorzugt mindestens siebenmal, so groß ist wie ein zwischen der Flammensperreinrichtung 5 und der Brenneroberfläche 3 eingeschlossenes Gasgemisch-Aufnahmevolumen.
  • Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass jeder orthogonale Abstand zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 8 mm, besonders bevorzugt höchstens 6 mm beträgt. Bezüglich des verwendeten Begriffs "orthogonal" wird der Einfachheit halber auf folgenden Wikipedia-Artikel verwiesen: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Orthogonalit%C3%A4t&oldid=210353727. Der Raum zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 wird in Bezug auf die Dicke der Flammensperreinrichtung dabei bewusst verhältnismäßig klein bzw. schmal gehalten, so dass die örtliche Verlagerung der Flamme in einen (in der Flammensperreinrichtung 5 befindlichen, zum Beispiel Poren-) Raum mit größerem Oberflächen-Volumen-Verhältnis gedämpft abläuft. Die Vermeidung des Flammenrückschlags in die Brenngaszuführung wird durch das deutlich größere Oberflächen-Volumen-Verhältnis in Verbindung mit der Wärmekapazität der Flammensperreinrichtung 5 und dem Flammenquenching sichergestellt. Die Gastemperatur bleibt aufgrund der hohen Wärmeübergangskoeffizienten auf einen Niveau unterhalb der Zündtemperatur innerhalb der Flammensperreinrichtung 5. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit des sogenannten Quenchabstandes ist dabei eine Detektion der Flammenverlagerung und ein Stopp der Brenngaszufuhr besonders bevorzugt vorgesehen.
  • Noch etwas genauer betrachtet, ist unter der oben genannten Oberfläche die im Innern der Flammensperreinrichtung 5 vorhandene Materialoberfläche zu verstehen. Ferner ist unter dem oben genannten Volumen das gesamte Volumen der Flammensperreinrichtung 5 zu verstehen, also sowohl das Materialvolumen als auch das zum Beispiel aufgrund der Porosität entstehende Hohlraumvolumen.
  • Besonders bevorzugt ist dabei weiterhin vorgesehen, dass ein Quotient aus der vorgenannten Oberfläche und dem vorgenannten Volumen mindestens 1500 m2/m3 beträgt.
  • Sofern die Flammensperreinrichtung 5 dabei aus einem porösen Aluminiumkörper gebildet ist, ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass der Quotient aus der vorgenannten Oberfläche und dem vorgenannten Volumen zwischen 1500 m2/m3 und 8000 m2/m3, vorzugsweise zwischen 2000 m2/m3 und 6000 m2/m3, beträgt.
  • Ferner ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein orthogonaler Abstand zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertes an jeder Stelle zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 gleich ist. Auf diese Weise ist ein quasi äquidistanter Abstand und damit ein gleichmäßiges Verhalten der gesamten Gasbrennervorrichtung gewährleistet. In Zahlen ausgedrückt, ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Toleranzwert höchstens 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm, beträgt.
  • Noch etwas genauer betrachtet, ist außerdem bevorzugt vorgesehen, dass die Flammensperreinrichtung 5 aus einem Körper besteht und jedes Durchgangsloch 6 als den Körper (vollständig) durchdringende Ausnehmung gebildet ist. Die Ausnehmung weist dabei vorzugsweise mindestens eine Länge von 3 mm zwischen ihrer Ein- und Austrittsöffnung auf. Entsprechend dick ist der Körper ausgebildet, d. h. der Körper weist vorzugsweise eine Dicke von mindestens 3 mm auf.
  • Weiter ins Detail gehend ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass der Körper aus einem vorzugsweise unregelmäßig porösen Material gebildet ist. Nach einer ersten Alternative ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass der Körper aus einem Gussmaterial, vorzugsweise Aluminiumgussmaterial, gebildet ist. Nach einer zweiten Alternative ist bevorzugt vorgesehen, dass der Körper aus einem keramischen Material gebildet ist. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Körper wahlweise aus einem Fasermaterial, aus einem Gestrickmaterial oder aus einem (insbesondere Draht-) Gewebematerial gebildet ist.
  • Nach einer alternativen, aber nicht extra dargestellten Ausführungsform ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass der Körper aus einem Stapel von bzw. aus metallischen Platten gebildet ist, die einerseits jeweils eine Öffnung zur Einleitung des Gasgemisches in den Körper aufweisen und bei denen andererseits die zur Brenneroberfläche 3 führenden Durchgangslöcher 6 mit den Öffnungen verbunden und mit Hilfe von zwischen ihnen (als zwischen den Platten) angeordneten Abstandshaltern gebildet sind. Die Abstandshalter können dabei zum Beispiel als Noppen ausgebildet sein. Ebenfalls möglich ist, dass die Platten selbst gewellt ausgebildet sind und auf diese Weise die Durchgangslöcher 6 bilden. Diese Lösung, bei der das Gasgemisch also insbesondere zentral durch die Öffnungen in den Körper einströmt und dann über die Durchgangslöcher 6 zur Innenseite der Brenneroberfläche 3 gelangt, lässt sich, was selbstverständlich vorteilhaft ist, besonders leicht und kostengünstig herstellen.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist ferner zur besonders zuverlässigen Gewährleistung der Flammensperrfunktion noch bevorzugt vorgesehen, dass jedem Bereich der Brenneroberfläche 3 ein Abschnitt der Flammensperreinrichtung 5 zugeordnet ist. Mit anderen Worten: Es gibt keine Brenneroberfläche 3, die nicht mit einer Flammensperreinrichtung 5 gesichert wäre.
  • Wie weiterhin aus Figur 1 ersichtlich ist schließlich noch bevorzugt vorgesehen, dass sowohl die Brenneroberfläche 3 als auch die Flammensperreinrichtung 5 zylinderförmig ausgebildet sind. Bei der Gasbrennervorrichtung zur Verbrennung von wasserstoffreichem Brenngas handelt es sich also vorzugsweise um einen sogenannten Zylinderbrenner. Alternativ kann aber auch ein Flachbrenner (Gasaustritt axial) oder eine Kombination aus Zylinder- und Flachbrenner (also Gasaustritt radial und axial) vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße Gasbrennervorrichtung funktioniert wie folgt:
    Das Gasgemisch gelangt in bekannter Weise über die Brenngaszuführung 4 in den von der Flammensperreinrichtung 5 umschlossenen Raum, der einen Teil des Innenraums 2 bildet. Von dort strömt das Gasgemisch durch die Durchgangslöcher 6 in den zwischen der Flammensperreinrichtung 5 und der Brenneroberfläche 3 gebildeten Raum, der ebenfalls einen Teil des Innenraums 2 bildet. Von dort strömt das Gasgemisch schließlich durch entsprechende Öffnungen zur Brenneroberfläche und verbrennt dort.
  • Sollte es, wie eingangs erläutert, unerwünschter Weise zu einem Flammenrückschlag, wie er besonders bei der Verbrennung von Wasserstoff verhältnismäßig leicht auftreten kann, kommen, so verhindert die erfindungsgemäß ausgebildete Flammensperreinrichtung 5 eine weitere Ausbreitung der Flamme in den vorgenannten Teilraum zwischen der Brenngaszuführung 4 und der Flammensperreinrichtung 5. Dabei ist, da die Wirkung der Flammensperreinrichtung 5, wie oben bereits erwähnt, nur eine gewisse Zeit gegeben ist, besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Gasbrennervorrichtung zusätzlich eine Flammenrückschlagsdetektionseinrichtung aufweist, die bei entsprechender Detektion die Zuführung von Brenngas unterbindet. Diese Flammenrückschlagsdetektionseinrichtung umfasst dabei vorzugsweise entweder einen geeigneten und zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 angeordneten Sensor oder es wird, eine geeignete Datenauswertung vorausgesetzt, die ohnehin außen an der Brenneroberfläche 3 angeordnete Flammenüberwachungseinrichtung zur Detektion einer Flammenbildung in diesen Bereich verwendet. Verfahrensmäßig ausgedrückt ist also besonders bevorzugt vorgesehen, dass bei Detektion einer Flamme im Raum zwischen der Brenneroberfläche 3 und der Flammensperreinrichtung 5 jedenfalls eine Zufuhr des brennbaren Teils des Gasgemisches in den Innenraum 2 abgeschaltet wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennerkörper
    2
    Innenraum
    3
    Brenneroberfläche
    4
    Brenngaszuführung
    5
    Flammensperreinrichtung
    6
    Durchgangsloch

Claims (15)

  1. Gasbrennervorrichtung, umfassend einen Brennerkörper (1) zur Verbrennung eines Wasserstoff enthaltenden Gasgemisches, wobei der Brennerkörper (1) einen Innenraum (2) aufweist, der einerseits mit einer außen am Brennerkörper (1) angeordneten Brenneroberfläche (3) und andererseits mit einer Brenngaszuführung (4) pneumatisch verbunden ausgebildet ist, wobei im Innenraum (2) zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Brenngaszuführung (4) eine Flammensperreinrichtung (5) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Flammensperreinrichtung (5) eine Vielzahl von für das Gasgemisch stets offenen Durchgangslöchern (6) aufweist.
  2. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein zwischen der Brenngaszuführung (4) und der Flammensperreinrichtung (5) eingeschlossenes Gasgemisch-Aufnahmevolumen mindestens dreimal, vorzugsweise mindestens fünfmal, besonders bevorzugt mindestens siebenmal, so groß wie ein zwischen der Flammensperreinrichtung (5) und der Brenneroberfläche (3) eingeschlossenes Gasgemisch-Aufnahmevolumen ist.
  3. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeder orthogonale Abstand zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Flammensperreinrichtung (5) höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 8 mm, besonders bevorzugt höchstens 6 mm beträgt.
  4. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass ein orthogonaler Abstand zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Flammensperreinrichtung (5) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertes an jeder Stelle zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Flammensperreinrichtung (5) gleich ist.
  5. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Toleranzwert höchstens 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm, beträgt.
  6. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Flammensperreinrichtung (5) aus einem Körper besteht und jedes Durchgangsloch (6) als den Körper durchdringende Ausnehmung gebildet ist.
  7. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper aus einem porösen Material gebildet ist.
  8. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper aus einem Gussmaterial gebildet ist.
  9. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper aus einem keramischen Material gebildet ist.
  10. Gasbrennervorrichtung nachfolgend Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper aus einem Stapel von metallischen Platten gebildet ist, die einerseits jeweils eine Öffnung zur Einleitung des Gasgemisches in den Körper aufweisen und bei denen andererseits die zur Brenneroberfläche (3) führenden Durchgangslöcher (6) mit den Öffnungen verbunden und mit Hilfe von zwischen ihnen angeordneten Abstandshaltern gebildet sind.
  11. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Körper wahlweise aus einem Fasermaterial, aus einem Gestrickmaterial oder aus einem Gewebematerial gebildet ist.
  12. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    dass sowohl die Brenneroberfläche (3) als auch die Flammensperreinrichtung (5) zylinderförmig ausgebildet sind.
  13. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
    dass diese eine Flammenrückschlagsdetektionseinrichtung aufweist.
  14. Gasbrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Quotient aus einer inneren Oberfläche der Flammensperreinrichtung (5) und einem Gesamtvolumen der Flammensperreinrichtung (5) mindestens 1500 m2/m3 beträgt.
  15. Verfahren zum Betrieb einer Gasbrennervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei Detektion einer Flamme im Raum zwischen der Brenneroberfläche (3) und der Flammensperreinrichtung (5) jedenfalls eine Zufuhr des brennbaren Teils des Gasgemisches in den Innenraum (2) abgeschaltet wird.
EP22190965.8A 2021-08-23 2022-08-18 Gasbrennervorrichtung mit flammensperreinrichtung Pending EP4141321A1 (de)

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