EP4624805A1 - Brennervorrichtung mit sperrvorrichtung zum sperren eines flammenrückschlags, brennersystem und heizgerät - Google Patents

Brennervorrichtung mit sperrvorrichtung zum sperren eines flammenrückschlags, brennersystem und heizgerät

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Publication number
EP4624805A1
EP4624805A1 EP25153462.4A EP25153462A EP4624805A1 EP 4624805 A1 EP4624805 A1 EP 4624805A1 EP 25153462 A EP25153462 A EP 25153462A EP 4624805 A1 EP4624805 A1 EP 4624805A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
plate
flow
blocking
fuel
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.)
Pending
Application number
EP25153462.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Schmitt
Hans-Joachim Ripplinger
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4624805A1 publication Critical patent/EP4624805A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F23D14/02—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
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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
    • 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
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00003—Fuel or fuel-air mixtures flow distribution devices upstream of the outlet

Definitions

  • Burner devices for burning a gaseous fuel-air mixture stream comprising a burner plate and a blocking device for blocking a flashback, are known from the prior art.
  • the invention is based on a burner device for burning a, in particular gaseous, fuel-air mixture flow, comprising a burner plate with a plurality of third flow openings for the fuel-air mixture flow for forming and maintaining flames of a combustion and a blocking device adjacent to the burner plate upstream with a plurality of first and second flow openings for the fuel-air mixture flow for blocking a flashback.
  • the blocking device comprises a first blocking plate and a second blocking plate adjacent to the first blocking plate downstream, wherein the first flow openings are formed in the first blocking plate and the second flow openings are formed in the second blocking plate.
  • the first blocking plate and the second blocking plate are arranged at a distance from one another, in particular substantially equal, and form a gap between them through which flow can pass.
  • the gap has a, in particular substantially constant, clear gap height S, wherein the height S is at most 2 millimeters, preferably at most 1 millimeter, particularly preferably in the range from 0.2 millimeters to 0.7 millimeters.
  • a flashback at the burner device can be reliably prevented or made more difficult.
  • a burner plate is understood to mean, in particular, a thin-walled, flat, perforated object, for example, a sheet of metal, a foil, or a metal wire mesh.
  • Third flow openings formed in the burner plate allow a fuel-air mixture flow to flow through the burner plate.
  • the flow openings are, in particular, circular or slit-shaped.
  • the entire fuel-air mixture flow intended for combustion flows through the third flow openings of the burner plate.
  • an (unburned) fuel-air mixture flow is supplied to the burner plate on a "cold" side of the burner plate.
  • the fuel-air mixture flow flows through the burner plate and exits at its burner surface ("hot" side of the burner plate) into a combustion chamber, where it is ignited and burns in a continuous combustion process, forming a flame.
  • the burner plate also serves as a flame holder to hold the flames on the hot side of the burner plate facing the combustion chamber; the flames should thus neither lift off the surface and/or extinguish, nor flash back upstream through the burner plate.
  • Flashback is understood here in particular as an undesirable, deviating from proper combustion operation, flashback of the flames from the combustion chamber upstream through the third flow openings to the normally cold side of the burner plate. From there, the flame can then travel further upstream through a mixture path and stabilize, for example, in the mixing device or at the air blower, causing significant damage.
  • a barrier device is understood here, in particular, to be a device by means of which an undesirable flame flashback is prevented and/or its harmful effects are minimized. A flame that undesirably flashes back through the burner plate cannot overcome the barrier device.
  • the barrier device is arranged upstream of the burner plate with respect to a fuel-air mixture flow during normal combustion operation and comprises two barrier plates.
  • a barrier plate is understood here in particular to be a thin-walled, flat, perforated object, for example a sheet of metal or a foil.
  • the first barrier plate and the second barrier plate each have two large, in particular parallel, surfaces (as well as at least one much smaller, very narrow edge surface perpendicular thereto).
  • Flow openings formed in a barrier plate connect one surface with the other surface of the same barrier plate in a flow-permeable manner.
  • the flow openings make the barrier plate permeable for a fuel-air mixture flow.
  • the flow openings are in particular circular. In particular, during proper combustion operation, the entire fuel-air mixture flow intended for combustion flows first through the first flow openings of the first barrier plate, then through the second flow openings of the second barrier plate, and finally through the third flow openings of the burner plate.
  • the first blocking plate and the second blocking plate are arranged in particular in a stack-like manner or as superimposed layers and form a gap between them.
  • the gap height S is an area less than or equal to the extinguishing distance of the fuel-air mixture flow reaching the combustion site.
  • first locking plate and the second locking plate are arranged at a substantially uniform distance from one another is to be understood here in particular to mean that the gap height S (the clear gap dimension) between the two opposing surfaces of the first and second locking plates is, in particular, substantially constant at every point.
  • substantially uniform and substantially constant are intended here in particular to mean that an individual gap height Si deviates from an average gap height S by at most 50%, preferably at most 25%, particularly preferably at most 10%.
  • This cold barrier plate provides effective protection against flashback.
  • first longitudinal axes of the first flow openings in the first blocking plate are arranged radially offset from second longitudinal axes of the second flow openings in the second blocking plate, so that the longitudinal axes of the first flow openings do not coincide with the longitudinal axes of the second flow openings.
  • a longitudinal axis is understood here to mean, in particular, the central axis or rotational axis of a flow opening.
  • the term radial refers here in particular to the longitudinal axis. Radially offset here means laterally offset with respect to the longitudinal axis.
  • the fuel-air mixture flow is deflected twice on its path from a first flow opening in the first baffle plate to a second flow opening in the second baffle plate.
  • the two-fold deflection of the fuel-air mixture flow and/or the flow through the narrow gap ensures good protection against flashback.
  • the gap height S is selected so that a flame cannot flash back through the gap.
  • the gap height S is less than or equal to the extinguishing distance of the fuel-air mixture flow reaching combustion.
  • the second longitudinal axes of the second flow openings in the second blocking plate are arranged radially offset from third longitudinal axes of the third flow openings in the burner plate, so that the longitudinal axes of the second flow openings do not coincide with the longitudinal axes of the third flow openings.
  • the fuel-air mixture flow is deflected twice on its way from a second flow opening in the second blocking plate to a third flow opening in the burner plate.
  • the The fuel-air mixture stream is directed onto the burner plate, particularly onto a section of the burner plate not perforated with third flow openings, and then flows along the burner plate, cooling the burner plate. This cooling further improves safety against flashback.
  • first blocking plate and the second blocking plate are in particular substantially flat and are arranged, in particular substantially evenly spaced from one another.
  • essentially flat is to be understood here in particular to mean that at least one surface of the plate lies entirely between two imaginary parallel planes whose distance E from one another is at most 2 millimetres, preferably at most 1 millimetre, particularly preferably at most 0.5 millimetres.
  • the gap height S between the first blocking plate and the second blocking plate on the one hand and the height V between the second blocking plate and the burner plate are in particular of different sizes.
  • first blocking plate and the second blocking plate are curved, in particular substantially cylindrical or spherical, and are arranged, in particular substantially concentrically to one another.
  • substantially cylindrical or spherical is to be understood here in particular to mean that at least one surface of the plate lies entirely between two imaginary concentric, cylindrical or spherical surfaces, the distance K between which is at most 2 millimeters, preferably at most 1 millimeter, particularly preferably at most 0.5 millimeters.
  • first blocking plate and the second blocking plate and/or the burner plate are arranged substantially concentrically to each other is intended to In particular, this should be understood to mean that the aforementioned two imaginary concentric, cylindrical, or spherical surfaces have a common geometric center of curvature.
  • the center of curvature can be a center point or a longitudinal axis.
  • a further advantageous embodiment has a flow-through supply chamber arranged upstream of the blocking device for supplying the fuel-air mixture flow, wherein the first flow openings in the first blocking plate open into the supply chamber.
  • the blocking device and the burner plate form a flow-through distribution space between them, wherein the second flow openings in the second blocking plate open into the distribution space.
  • the blocking device in particular the second blocking plate of the blocking device, and the burner plate are, in particular substantially, evenly spaced from one another and form a flow-through distribution space between them, wherein the distribution space has a, in particular substantially, constant clear height V, wherein the height V is at most 5 millimeters, preferably in the range 0.5 millimeters to 4 millimeters.
  • the fuel-air mixture flow is fed into the supply chamber, flows from there through the first flow openings, then through the gap between the first blocking plate and the second blocking plate, then through the second flow openings into the distribution chamber, and finally through the third flow openings into the combustion chamber.
  • the distribution chamber also serves to evenly distribute the fuel-air mixture flow, particularly in terms of quantity, to the third flow openings.
  • the supply chamber, the gap, and/or the distribution chamber are designed, in particular, as cavities.
  • images of the first flow openings projected perpendicularly onto the second blocking plate do not overlap and/or touch the second flow openings.
  • the projection of a first flow opening onto the second blocking plate is particularly parallel to a projection axis.
  • the projection axis is particularly perpendicular to the projection plane, in this case the surface of the second blocking plate.
  • the projection axis particularly coincides with the longitudinal axis of the projected flow opening or runs parallel to it.
  • the fuel-air mixture flow is deflected twice on its path from a first flow opening in the first baffle plate into the narrow gap and to a second flow opening in the second baffle plate, traveling a finite distance within the gap.
  • the two deflections of the fuel-air mixture flow and the flow through the narrow gap ensure good protection against flashback.
  • a distance A between an image of a first hole edge of a first flow opening projected perpendicularly onto the second blocking plate and a second hole edge, in particular the nearest one, of a nearest second flow opening is greater than or equal to zero.
  • a distance A between an image of a first hole edge of a first through-flow opening projected perpendicularly onto the second blocking plate and a second hole edge, in particular the closest one, of a closest second through-flow opening is greater than or equal to five times, preferably greater than or equal to ten times, particularly preferably greater than or equal to twenty times, the height S of the gap.
  • the fuel-air mixture flow is deflected on its way from a first flow opening in the first blocking plate to a second flow opening in the second blocking plate in the gap, in particular deflected twice, and travels a considerable distance A (distance A) in the gap.
  • the distance A in the gap is many times longer than the gap height S.
  • the gap height S and the distance A (distance A) in the gap can be used to design the burner device's flameback safety.
  • the gap height S and the distance A in the gap can also have a significant impact on the pressure loss during flow through the burner device.
  • a well-chosen compromise in the selection of gap height S and distance A can ensure both sufficiently high flameback safety and sufficiently low pressure loss in the fuel-air mixture flow.
  • the fuel-air mixture flow is deflected twice on its way through a second flow opening in the second blocking plate into the distribution chamber and further through a third flow opening in the burner plate.
  • the fuel-air mixture flow impacts the burner plate, in particular a section of the burner plate not perforated with third flow openings, and then flows along the burner plate, cooling the burner plate. This Cooling further improves safety against flashback. In particular, spontaneous ignition of the fuel-air mixture flow upstream of the burner plate is effectively suppressed.
  • the spacer is designed in particular not to disturb the fuel-air mixture flow in the gap or at most to disturb it only slightly.
  • the spacer ensures that the gap height S is permanently maintained, especially under changing operating conditions, for example changing temperatures, but also in the event of vibrations, for example during transport or undesired hard (late) ignition of the fuel-air mixture flow.
  • the at least one spacer is formed from the first locking plate and/or the second locking plate, in particular in the form of a nub.
  • the spacer is arranged on a side of the first locking plate and/or the second locking plate facing the gap.
  • the invention also relates to a burner system for generating combustion heat by burning a gaseous fuel-air mixture stream, comprising an air supply device, in particular with an air blower, for supplying and/or conveying an air stream, a fuel supply device with a fuel valve device for supplying and/or metering a fuel stream, and a mixing device for generating the fuel-air mixture stream by mixing the air stream with the fuel stream.
  • the burner system further comprises a burner device as described above.
  • the burner system can comprise an ignition device for igniting combustion of the fuel-air mixture flow at the burner device and/or at least one monitoring device for monitoring flame formation and/or combustion quality.
  • the burner system may comprise at least one control device or regulating device which is designed to communicate with the air blower and/or the fuel valve device and/or the ignition device and/or the monitoring device in order to control and/or regulate the burner system and/or its components.
  • a burner system is to be understood in particular as a system for generating heat by supplying and/or conveying an air flow, supplying and/or metering a fuel flow, generating a fuel-air mixture flow, igniting and burning the fuel-air mixture flow, monitoring flame formation and/or combustion quality, and controlling and/or regulating the burner system and/or its components.
  • the invention also relates to a heating device for providing heat, in particular for heating a working fluid, by burning a gaseous fuel-air mixture stream, comprising a heat exchanger for transferring combustion heat to the working fluid.
  • the heating device further comprises a burner system as described above for generating combustion heat with a burner device as described above.
  • the heat can also be provided by means of radiation generated by the heating device.
  • a working fluid is understood here to mean, in particular, heating water and/or drinking water and/or hot air.
  • Figure 1a shows a longitudinal section through a burner device 100 with a flat burner plate 110, a flat locking device 200 and a support structure 120.
  • Figure 1b shows a perspective exploded view of the burner device 100 from Figure 1a with the flat burner plate 110 and the locking device 200, which comprises a first flat locking plate 210 and a second flat locking plate 220 (without support structure).
  • Figure 1c shows a detail of the Figure 1b .
  • the first blocking plate 210, the second blocking plate 220 and the burner plate 110 are arranged in a stack or as superimposed layers.
  • Figure 2a shows a longitudinal section through a burner device 100 with curved (cylindrical) burner plate 110, curved (cylindrical) locking device 200 and support structure 120 (front flange and front cover).
  • Figure 2b shows a perspective exploded view of the burner device 100 from Figure 2a with the curved (cylindrical) burner plate 110 and the locking device 200, which comprises a first curved (cylindrical) locking plate 210 and a second curved (cylindrical) locking plate 220.
  • Figure 2c shows a detail of the Figure 2b .
  • the first blocking plate 210, the second blocking plate 220 and the burner plate 110 are arranged concentrically to each other.
  • the burner device 100 has a burner plate 110 with a plurality of third flow openings 112 (slot-shaped or circular) for the flow of a fuel-air mixture flow M.
  • the burner plate 110 faces a combustion chamber 30 downstream of the mixture flow M. Flames F of a combustion can be ignited at the third flow openings 112.
  • a blocking device 200 is arranged which is designed to block an undesirable flashback against the mixture flow M.
  • the blocking device 200 comprises a first blocking plate 210 with first flow openings 212 formed therein for the fuel-air mixture flow M to flow through, and a second blocking plate 220 adjacent to the first blocking plate 210 downstream and with second flow openings 222 formed therein.
  • the first blocking plate 210 and the second blocking plate 220 are arranged at equal distances from one another and form a flow-through gap 230 between them.
  • the gap 230 has a constant clear gap height S, wherein the gap height S is at most 1.2 millimeters and preferably lies in the range of 0.2 millimeters to 0.7 millimeters.
  • At least one spacer 232 is arranged in the gap 230 between the first locking plate 210 and the second locking plate 220.
  • the spacer 232 or the plurality of spacers 232 defines the height S of the gap.
  • a supply chamber 10 Arranged upstream of the blocking device 200 is a supply chamber 10 for supplying the fuel-air mixture flow M to the burner device 100.
  • the first flow openings 212 in the first blocking plate 210 open upstream into the supply chamber 10 and downstream into the gap 230.
  • the second flow openings 222 in the second blocking plate 220 open upstream into the gap 230 and downstream into the distribution chamber 20.
  • the distribution chamber 20 for distributing the fuel-air mixture flow M to the third flow openings 112 in the burner plate 110 is formed between the blocking device 200 and the burner plate 110.
  • the blocking device 200 and the burner plate 110 are evenly spaced from one another.
  • the distribution chamber 20 has a constant clearance height V, wherein the height V is at most 5 millimeters and preferably in the range of 2 millimeters to 4 millimeters.
  • the third flow openings 112 in the burner plate 110 open upstream into the distribution chamber 20 and downstream into the combustion chamber 30 arranged downstream of the burner plate 110.
  • Figure 1a shows that the first blocking plate 210, the second blocking plate 220, and the burner plate 110 are held at their edges by a support structure 120, with bead-like spacers 232 formed in the support structure 120 and projecting into the gap 230 between the first blocking plate 210 and the second blocking plate 220. Further bead-like spacers 232 formed in the support structure 120 project into the distribution space 20 between the second blocking plate 220 and the burner plate 110 and define the height V of the distribution space 20.
  • the Figures 1a and 1b further show spacers 232 formed in a knob-like manner from the first locking plate 210.
  • first flow openings 212 are projected perpendicularly onto the second blocking plate 220, projected images 216 (shown here in dashed lines) of the first flow openings 212 are obtained. These images 216 do not overlap and/or touch the second flow openings 222.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung zum Verbrennen eines, insbesondere gasförmigen, Brennstoff-Luft-Gemischstroms, aufweisend eine Brennerplatte mit einer Vielzahl dritter Durchströmöffnungen für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom zum Ausbilden und Halten von Flammen einer Verbrennung und eine der Brennerplatte stromaufwärts benachbarte Sperrvorrichtung mit einer Vielzahl erster und zweiter Durchströmöffnungen für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom zum Sperren eines Flammenrückschlags. Es wird vorgeschlagen, dass die Sperrvorrichtung eine erste Sperrplatte und eine der ersten Sperrplatte stromabwärts benachbarte zweite Sperrplatte umfasst, wobei die ersten Durchströmöffnungen in der ersten Sperrplatte ausgebildet sind und die zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte ausgebildet sind. Die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte sind im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und bilden zwischen sich einen durchströmbaren Spalt aus. Der Spalt weist eine im Wesentlichen konstante lichte Spalthöhe S auf, wobei die Höhe S höchstens 2 Millimeter ist, bevorzugt höchstens 1 Millimeter, besonders bevorzugt im Bereich 0,2 Millimeter bis 0,7 Millimeter liegt.

Description

    Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Brennervorrichtung zum Verbrennen eines gasförmigen Brennstoff-Luft-Gemischstroms, aufweisend eine Brennerplatte und eine Sperrvorrichtung zum Sperren eines Flammenrückschlags, bekannt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Brennervorrichtung bereitzustellen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung zum Verbrennen eines, insbesondere gasförmigen, Brennstoff-Luft-Gemischstroms, aufweisend eine Brennerplatte mit einer Vielzahl dritter Durchströmöffnungen für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom zum Ausbilden und Halten von Flammen einer Verbrennung und eine der Brennerplatte stromaufwärts benachbarte Sperrvorrichtung mit einer Vielzahl erster und zweiter Durchströmöffnungen für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom zum Sperren eines Flammenrückschlags.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Sperrvorrichtung eine erste Sperrplatte und eine der ersten Sperrplatte stromabwärts benachbarte zweite Sperrplatte umfasst, wobei die ersten Durchströmöffnungen in der ersten Sperrplatte ausgebildet sind und die zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte ausgebildet sind. Die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte sind, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und bilden zwischen sich einen durchströmbaren Spalt aus. Der Spalt weist eine, insbesondere im Wesentlichen, konstante lichte Spalthöhe S auf, wobei die Höhe S höchstens 2 Millimeter ist, bevorzugt höchstens 1 Millimeter, besonders bevorzugt im Bereich 0,2 Millimeter bis 0,7 Millimeter liegt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein Flammenrückschlag an der Brennervorrichtung sicher verhindert oder erschwert werden.
  • Unter einer Brennervorrichtung soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Oberflächenbrenner mit ebener oder gekrümmter (zylindrischer oder sphärischer) Brenneroberfläche verstanden werden. Eine Brennervorrichtung mit zylindrischer Brenneroberfläche wird auch Brennstab genannt. Unter einer Brennervorrichtung soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine für vollvorgemischte oder teilvorgemischte Verbrennung ausgelegte Brennervorrichtung verstanden werden. Unter einem Brennstoff-Luft-Gemischstrom soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein brennbarer Gemischstrom verstanden werden, der durch Mischen eines Brennstoffstroms mit einem Luftstrom, insbesondere in einer Mischeinrichtung, entsteht. Unter einem Brennstoff soll hier insbesondere ein gasförmiger oder dampfförmiger Brennstoff verstanden werden, beispielsweise ein Brenngas wie Erdgas, Methan, Propan, Butan, Wasserstoff sowie deren Gemische. Unter einer Brennerplatte soll hier insbesondere ein dünnwandiger, flächiger, perforierter Gegenstand, beispielsweise ein Blech, eine Folie oder ein Metalldrahtgewirk, verstanden werden. In der Brennerplatte ausgebildete dritte Durchströmöffnungen machen die Brennerplatte für einen Brennstoff-Luft-Gemischstrom durchströmbar. Die Durchströmöffnungen sind insbesondere kreisförmig oder schlitzförmig ausgebildet. Insbesondere strömt der gesamte zur Verbrennung vorgesehene Brennstoff-Luft-Gemischstrom durch die dritten Durchströmöffnungen der Brennerplatte. Der Brennerplatte wird im ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb auf einer "kalten" Seite der Brennerplatte ein (unverbrannter) Brennstoff-Luft-Gemischstrom zugeführt. Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom durchströmt die Brennerplatte und tritt an deren Brenneroberfläche ("heiße" Seite der Brennerplatte) in einen Brennraum aus, wird dort gezündet und verbrennt unter Flammenbildung in einer kontinuierlichen Verbrennung. Die Brennerplatte dient im ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb zudem als Flammenhalter zum Halten der Flammen auf der dem Brennraum zugewandten heißen Seite der Brennerplatte; die Flammen sollen so weder von der Oberfläche abheben und/oder verlöschen noch durch die Brennerplatte stromaufwärts zurückschlagen.
  • Unter einem Flammenrückschlag soll hier insbesondere ein unerwünschtes, vom ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb abweichendes Zurückschlagen der Flammen vom Brennraum stromaufwärts durch die dritten Durchströmöffnungen auf die eigentlich kalte Seite der Brennerplatte verstanden werden. Von dort kann die Flamme dann durch einen Gemischweg weiter stromaufwärts wandern und sich beispielsweise in der Mischeinrichtung oder am Luftgebläse stabilisieren und erheblichen Schaden anrichten.
  • Unter einer Sperrvorrichtung soll hier insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, mittels derer ein unerwünschter Flammenrückschlag verhindert und/oder seine schädlichen Auswirkungen minimiert werden. Eine durch die Brennerplatte unerwünscht zurückschlagende Flamme kann die Sperrvorrichtung nicht überwinden. Die Sperrvorrichtung ist in Bezug auf einen Brennstoff-Luft-Gemischstrom im ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb stromaufwärts der Brennerplatte angeordnet und umfasst zwei Sperrplatten.
  • Unter einer Sperrplatte soll hier insbesondere ein dünnwandiger, flächiger, perforierter Gegenstand, beispielsweise ein Blech oder eine Folie, verstanden werden. Die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte weisen jeweils zwei große, insbesondere parallele, Oberflächen (sowie quer dazu zumindest eine viel kleinere, sehr schmale Randfläche) auf. In einer Sperrplatte ausgebildete Durchströmöffnungen verbinden die eine Oberfläche mit der anderen Oberfläche der selben Sperrplatte strömungsdurchlässig. Die Durchströmöffnungen machen die Sperrplatte für einen Brennstoff-Luft-Gemischstrom durchströmbar. Die Durchströmöffnungen sind insbesondere kreisförmig ausgebildet. Insbesondere strömt der gesamte zur Verbrennung vorgesehene Brennstoff-Luft-Gemischstrom im ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb zunächst durch die ersten Durchströmöffnungen der ersten Sperrplatte, dann durch die zweiten Durchströmöffnungen der zweiten Sperrplatte, und schließlich durch die dritten Durchströmöffnungen der Brennerplatte.
  • Die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte sind insbesondere stapelartig beziehungsweise wie übereinanderliegende Schichten benachbart angeordnet und bilden zwischen sich einen Spalt aus. Insbesondere liegt die Spalthöhe S in einem Bereich kleiner oder gleich dem Löschabstand des zur Verbrennung gelangenden Brennstoff-Luft-Gemischstroms.
  • Darunter, dass zwei Platten, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, soll hier insbesondere verstanden werden, dass der senkrechte, lichte Abstand zwischen den beiden sich gegenüber liegenden Oberflächen der beiden Platten an jeder Stelle, insbesondere im Wesentlichen, konstant ist. Die Ausdrücke im Wesentlichen gleichmäßig und im Wesentlichen konstant sollen hier insbesondere bedeuten, dass ein individueller Abstand an einer individuellen Stelle höchstens um einen Toleranzbetrag von einem mittleren Abstand abweicht. Der mittlere Abstand ergibt sich insbesondere als arithmetischer Mittelwert der individuellen Abstände.
  • Darunter, dass zwei Platten, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, soll hier insbesondere verstanden werden, dass die beiden Platten, insbesondere im Wesentlichen, parallel zueinander angeordnet sind.
  • Darunter, dass die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, soll hier insbesondere verstanden werden, dass die Spalthöhe S (das lichte Spaltmaß) zwischen den beiden sich gegenüber liegenden Oberflächen der ersten und zweiten Sperrplatte an jeder Stelle, insbesondere im Wesentlichen, konstant ist. Die Ausdrücke im Wesentlichen gleichmäßig und im Wesentlichen konstant sollen hier insbesondere bedeuten, dass eine individuelle Spalthöhe Si um höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 25 %, besonders bevorzugt höchstens 10 % von einer mittleren Spalthöhe S abweicht.
  • Die Durchströmung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms durch die ersten Durchströmöffnungen in der ersten Sperrplatte, dann durch die zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte gewährleistet eine gute Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag.
  • Mittels der von dem Spalt voneinander getrennten zwei Sperrplatten wird insbesondere erreicht, das zumindest die erste Sperrplatte nicht der
  • Wärmestrahlung seitens der Brennerplatte ausgesetzt ist, sondern gut gekühlt ist. Diese kalte Sperrplatte sorgt für eine effektive Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind erste Längsachsen der ersten Durchströmöffnungen in der ersten Sperrplatte radial versetzt angeordnet zu zweiten Längsachsen der zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte, so dass die Längsachsen der ersten Durchströmöffnungen nicht mit den Längsachsen der zweiten Durchströmöffnungen zusammenfallen.
  • Unter einer Längsachse soll hier insbesondere eine Mittelachse oder Rotationsachse einer Durchströmöffnung verstanden werden. Der Begriff radial bezieht sich hier insbesondere auf die Längsachse. Radial versetzt bedeutet hier insbesondere in Bezug auf die Längsachse seitlich versetzt.
  • Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom wird auf seinem Weg von einer ersten Durchströmöffnung in der ersten Sperrplatte zu einer zweiten Durchströmöffnung in der zweiten Sperrplatte zweimal umgelenkt. Die zweimalige Umlenkung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms und/oder die Strömung durch den schmalen Spalt gewährleistet eine gute Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag.
  • Die Spalthöhe S ist so gewählt, dass eine Flamme nicht durch den Spalt zurückschlagen kann. Insbesondere liegt die Spalthöhe S in einem Bereich kleiner oder gleich dem Löschabstand des zur Verbrennung gelangenden Brennstoff-Luft-Gemischstroms.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Längsachsen der zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte radial versetzt angeordnet zu dritten Längsachsen der dritten Durchströmöffnungen in der Brennerplatte, so dass die Längsachsen der zweiten Durchströmöffnungen nicht mit den Längsachsen der dritten Durchströmöffnungen zusammenfallen.
  • Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom wird auf seinem Weg von einer zweiten Durchströmöffnung in der zweiten Sperrplatte zu einer dritten Durchströmöffnung in der Brennerplatte zweimal umgelenkt. Bei der ersten Umlenkung prallt der Brennstoff-Luft-Gemischstrom auf die Brennerplatte, insbesondere auf einen nicht mit dritten Durchströmöffnungen perforierten Abschnitt der Brennerplatte, und strömt dann an der Brennerplatte entlang, dabei kühlt der Brennstoff-Luft-Gemischstrom die Brennerplatte. Diese Kühlung bewirkt eine weitere Verbesserung der Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte, vorteilhafterweise auch die Brennerplatte, insbesondere im Wesentlichen, eben ausgebildet und, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet.
  • Unter dem Begriff im Wesentlichen eben soll hier insbesondere verstanden werden, dass zumindest eine Oberfläche der Platte gänzlich zwischen zwei gedachten parallelen Ebenen liegt, deren Abstand E zueinander höchstens 2 Millimeter, bevorzugt höchstens 1 Millimeter, besonders bevorzugt höchstens 0,5 Millimeter beträgt.
  • Die Spalthöhe S zwischen der ersten Sperrplatte und der zweiten Sperrplatte einerseits und die Höhe V zwischen der zweiten Sperrplatte und der Brennerplatte sind insbesondere verschieden groß.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte, vorteilhafterweise auch die Brennerplatte, gekrümmt, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch, ausgebildet und, insbesondere im Wesentlichen, konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Unter dem Begriff im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch soll hier insbesondere verstanden werden, dass zumindest eine Oberfläche der Platte gänzlich zwischen zwei gedachten konzentrischen, zylindrischen oder sphärischen Flächen liegt, deren Abstand K zueinander höchstens2 Millimeter, bevorzugt höchstens1 Millimeter, besonders bevorzugt höchstens 0,5 Millimeter beträgt.
  • Darunter, dass die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte und/oder die Brennerplatte im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind, soll hier insbesondere verstanden werden, dass die vorgenannten, zwei gedachten konzentrischen, zylindrischen oder sphärischen Flächen ein gemeinsames geometrisches Krümmungszentrum haben. Das Krümmungszentrum kann ein Mittelpunkt oder eine Längsachse sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung weist einen der Sperrvorrichtung stromaufwärts vorgeordneten, durchströmbaren Zuführraum zum Zuführen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms auf, wobei die ersten Durchströmöffnungen in der ersten Sperrplatte in den Zuführraum münden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Sperrvorrichtung und die Brennerplatte zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum aus, wobei die zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte in den Verteilraum münden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sperrvorrichtung, insbesondere die zweite Sperrplatte der Sperrvorrichtung, und die Brennerplatte, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet und bilden zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum aus, wobei der Verteilraum eine, insbesondere im Wesentlichen, konstante lichte Höhe V aufweist, wobei die Höhe V höchstens 5 Millimeter ist, bevorzugt im Bereich 0,5 Millimeter bis 4 Millimeter liegt.
  • Im ordnungsgemäßen Verbrennungsbetrieb wird der Brennstoff-Luft-Gemischstrom dem Zuführraum zugeführt, strömt von hier durch die ersten Durchströmöffnungen, weiter durch den Spalt zwischen erster Sperrplatte und zweiter Sperrplatte, weiter durch die zweiten Durchströmöffnungen in den Verteilraum, und schließlich durch die dritten Durchströmöffnungen in den Brennraum. Der Verteilraum dient auch einem, insbesondere mengenbezogenen, gleichmäßigen Verteilen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms auf die dritten Durchströmöffnungen. Der Zuführraum, der Spalt und/oder der Verteilraum sind insbesondere als Hohlräume ausgebildet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung überschneiden und/oder berühren senkrecht auf die zweite Sperrplatte projizierte Abbilder der ersten Durchströmöffnungen die zweiten Durchströmöffnungen nicht.
  • Die Projektion einer ersten Durchströmöffnung auf die zweite Sperrplatte erfolgt insbesondere parallel zu einer Projektionsachse. Die Projektionsachse steht insbesondere senkrecht auf der Projektionsebene, hier die Oberfläche der zweiten Sperrplatte. Die Projektionsachse fällt insbesondere mit der Längsachse der projizierten Durchströmöffnung zusammen beziehungsweise verläuft parallel zu dieser.
  • Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom wird auf seinem Weg von einer ersten Durchströmöffnung in der ersten Sperrplatte in den niedrigen Spalt und zu einer zweiten Durchströmöffnung in der zweiten Sperrplatte zweimal umgelenkt und legt eine endliche Wegstrecke im Spalt zurück. Die zweimalige Umlenkung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms und die Strömung durch den schmalen Spalt gewährleistet eine gute Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abstand A zwischen einem senkrecht auf die zweite Sperrplatte projizierten Abbild eines ersten Lochrands einer ersten Durchströmöffnung und einem, insbesondere nächstliegenden, zweiten Lochrand einer nächstliegenden zweiten Durchströmöffnung größer oder gleich null.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abstand A zwischen einem senkrecht auf die zweite Sperrplatte projizierten Abbild eines ersten Lochrands einer ersten Durchströmöffnung und einem, insbesondere nächstliegenden, zweiten Lochrand einer nächstliegenden zweiten Durchströmöffnung größer oder gleich einem Fünffachen, bevorzugt größer oder gleich einem Zehnfachen, besonders bevorzugt größer oder gleich einem Zwanzigfachen, der Höhe S des Spalts.
  • Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom wird auf seinem Weg von einer ersten Durchströmöffnung in der ersten Sperrplatte zu einer zweiten Durchströmöffnung in der zweiten Sperrplatte im Spalt umgelenkt, insbesondere zweimal umgelenkt, und legt eine erhebliche Wegstrecke A (Abstand A) im Spalt zurück. Die Wegstrecke A im Spalt ist um ein Vielfaches länger als die Spalthöhe S.
  • Mittels der Spalthöhe S und der Wegstrecke A (Abstand A) im Spalt kann die Sicherheit der Brennervorrichtung gegenüber einem Flammenrückschlag konstruktiv ausgewählt werden. Die Spalthöhe S und die Wegstrecke A im Spalt können sich insbesondere auch auf einen Druckverlust bei der Durchströmung der Brennervorrichtung auswirken. Bei der konstruktiven Auslegung der Brennervorrichtung kann durch einen gut gewählten Kompromiss bei der Auswahl von Spalthöhe S und Abstand A sowohl eine Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag ausreichend hoch als auch der Druckverlust der Brennstoff-Luft-Gemischströmung ausreichend niedrig eingestellt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Sperrvorrichtung und die Brennerplatte zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum aus, wobei sowohl die zweiten Durchströmöffnungen in der zweiten Sperrplatte als auch die dritten Durchströmöffnungen in der Brennerplatte in den Verteilraum münden. Dabei überschneiden und/oder berühren senkrecht auf die Brennerplatte projizierte Abbilder der zweiten Durchströmöffnungen die dritten Durchströmöffnungen nicht.
  • Die Projektion einer zweiten Durchströmöffnung auf die Brennerplatte erfolgt insbesondere parallel zu einer Projektionsachse. Die Projektionsachse steht insbesondere senkrecht auf der Projektionsebene, hier die Oberfläche der Brennerplatte. Die Projektionsachse fällt insbesondere mit der Längsachse der projizierten Durchströmöffnung zusammen beziehungsweise verläuft parallel zu dieser.
  • Der Brennstoff-Luft-Gemischstrom wird auf seinem Weg durch eine zweite Durchströmöffnung in der zweiten Sperrplatte in den Verteilraum und weiter durch eine dritte Durchströmöffnung in der Brennerplatte zweimal umgelenkt. Bei der ersten Umlenkung im Verteilraum prallt der Brennstoff-Luft-Gemischstrom auf die Brennerplatte, insbesondere auf einen nicht mit dritten Durchströmöffnungen perforierten Abschnitt der Brennerplatte, und strömt dann an der Brennerplatte entlang, dabei kühlt der Brennstoff-Luft-Gemischstrom die Brennerplatte. Diese Kühlung bewirkt eine weitere Verbesserung der Sicherheit gegenüber Flammenrückschlag. Insbesondere wird eine spontane Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms stromaufwärts der Brennerplatte wirksam unterdrückt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Spalt zwischen der ersten Sperrplatte und der zweiten Sperrplatte zumindest ein Abstandhalter, bevorzugt eine Mehrzahl von Abstandhaltern, angeordnet, der/die die Höhe S des Spaltes definiert. Insbesondere ist die Höhe S des Spaltes durch eine Höhe des Abstandhalters definiert.
  • Der Abstandhalter ist insbesondere ausgebildet, den Brennstoff-Luft-Gemischstrom im Spalt nicht oder allenfalls nur geringfügig zu stören.
  • Mittels des Abstandhalters wird gewährleistet, dass die Spalthöhe S dauerhaft erhalten bleibt, insbesondere auch bei wechselnden Betriebsbedingungen, beispielsweise wechselnden Temperaturen, aber auch bei Erschütterungen, beispielsweise bei einem Transport oder unerwünschter harter (später) Zündung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zumindest eine Abstandhalter aus der ersten Sperrplatte und/oder der zweiten Sperrplatte heraus geformt, insbesondere in Form einer Noppe. Dabei ist der Abstandhalter auf einer dem Spalt zugewandten Seite der ersten Sperrplatte und/oder der zweiten Sperrplatte angeordnet.
  • Der Abstandhalter ist insbesondere stoffschlüssig mit zumindest einer der beiden Sperrplatten verbunden. Eine solche Noppe wird insbesondere mittels lokalem plastischen Umformen erzeugt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Sperrplatte und die zweite Sperrplatte, vorteilhafterweise auch die Brennerplatte, an ihren Rändern mittels einer Tragestruktur gehalten, wobei der zumindest eine Abstandhalter in der Tragestruktur ausgebildet ist und in den Spalt zwischen der ersten Sperrplatte und der zweiten Sperrplatte hineinragt.
  • Die Tragestruktur kann insbesondere als Rahmen, Flansch und/oder Deckel der Brennervorrichtung ausgebildet sein. Die Tragestruktur kann insbesondere auch eine Leitstruktur für das geleitete Durchströmen der Brennervorrichtung mit dem Brennstoff-Luft-Gemischstrom darstellen. Die Tragestruktur kann insbesondere auch eine Dichtfunktion aufweisen, um ein ungewolltes Austreten des Brennstoff-Luft-Gemischstroms an hierfür nicht geeigneten Stellen der Brennervorrichtung zu verhindern. Insbesondere kann in der Tragestruktur auch zumindest ein Abstandhalter ausgebildet sein, der in den Spalt zwischen der zweiten Sperrplatte und der Brennerplatte hineinragt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Brennervorrichtung ausgebildet, einen Wasserstoff aufweisenden Brennstoff-Luft-Gemischstrom zu verbrennen, wobei der Brennstoff Wasserstoff enthält oder Wasserstoff ist.
  • Wasserstoff als Brennstoff oder Brennstoffbeimischung hat viele Vorteile, unter anderem hinsichtlich der Emissionen. Wasserstoff verbrennt mit charakteristischen Eigenschaften, die in der Konstruktion berücksichtigt werden müssen, insbesondere durch angepasste Abmessungen von Strömungsquerschnitten.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Brennersystem zum Erzeugen einer Verbrennungswärme mittels Verbrennen eines gasförmigen Brennstoff-Luft-Gemischstroms, umfassend eine Luftzuführeinrichtung, insbesondere mit einem Luftgebläse, zum Zuführen und/oder Fördern eines Luftstroms, eine Brennstoffzuführeinrichtung mit einer Brennstoffventileinrichtung zum Zuführen und/oder Dosieren eines Brennstoffstroms, und eine Mischeinrichtung zum Erzeugen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms durch Mischen des Luftstroms mit dem Brennstoffstrom. Dabei umfasst das Brennersystem weiter eine wie vorstehend beschriebene Brennervorrichtung.
  • Weiter kann das Brennersystem eine Zündeinrichtung zum Zünden einer Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischstroms an der Brennervorrichtung und/oder zumindest eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen einer Flammenbildung und/oder einer Verbrennungsqualität umfassen. Ferner kann das Brennersystem zumindest ein Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, mit dem Luftgebläse und/oder der Brennstoffventileinrichtung und/oder der Zündeinrichtung und/oder der Überwachungseinrichtung zu kommunizieren, um das Brennersystem und/oder seine Komponenten zu steuern und/oder zu regeln.
  • Unter einem Brennersystem soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein System zur Wärmeerzeugung mittels Zuführen und/oder Fördern eines Luftstroms, Zuführen und/oder Dosieren eines Brennstoffstroms, Erzeugen eines Brennstoff-Luft-Gemischstroms, Zünden und Verbrennen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms, Überwachen einer Flammenbildung und/oder einer Verbrennungsqualität sowie Steuern und/oder Regeln des Brennersystems und/oder seiner Komponenten verstanden werden.
  • Das Brennersystem ist insbesondere für eine vollvorgemischte oder teilvorgemischte Verbrennung ausgelegt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Heizgerät zum Bereitstellen von Wärme, insbesondere zum Erwärmen eines Nutzfluides, mittels Verbrennen eines gasförmigen Brennstoff-Luft-Gemischstroms, umfassend einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Verbrennungswärme auf das Nutzfluid. Dabei umfasst das Heizgerät weiter ein wie vorstehend beschriebenes Brennersystem zum Erzeugen einer Verbrennungswärme mit einer wie vorstehend beschriebenen Brennervorrichtung. Weiter kann die Wärme auch mittels von dem Heizgerät erzeugter Strahlung bereitgestellt werden. Unter einem Nutzfluid soll hier insbesondere Heizwasser und/oder Trinkwasser und/oder Heißluft verstanden werden.
    • Zeichnung
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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 schematisch:
    • Figur 1
    eine Brennervorrichtung mit ebener Brennerplatte und ebener Sperrvorrichtung,
    Figur 2
    eine Brennervorrichtung mit gekrümmter Brennerplatte und gekrümmter Sperrvorrichtung.
  • Figur 1a zeigt einen Längsschnitt durch eine Brennervorrichtung 100 mit ebener Brennerplatte 110, ebener Sperrvorrichtung 200 und Tragestruktur 120. Figur 1b zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Brennervorrichtung 100 aus Figur 1a mit der ebenen Brennerplatte 110 und der Sperrvorrichtung 200, die eine erste ebene Sperrplatte 210 und eine zweite ebene Sperrplatte 220 umfasst (ohne Tragestruktur). Figur 1c zeigt ein Detail der Figur 1b. In Figur 1 sind die erste Sperrplatte 210, die zweite Sperrplatte 220 und die Brennerplatte 110 stapelartig beziehungsweise wie übereinanderliegende Schichten benachbart angeordnet.
  • Figur 2a zeigt einen Längsschnitt durch eine Brennervorrichtung 100 mit gekrümmter (zylindrischer) Brennerplatte 110, gekrümmter (zylindrischer) Sperrvorrichtung 200 und Tragestruktur 120 (stirnseitiger Flansch und stirnseitiger Deckel). Figur 2b zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Brennervorrichtung 100 aus Figur 2a mit der gekrümmten (zylindrischen) Brennerplatte 110 und der Sperrvorrichtung 200, die eine erste gekrümmte (zylindrische) Sperrplatte 210 und eine zweite gekrümmte (zylindrische) Sperrplatte 220 umfasst. Figur 2c zeigt ein Detail der Figur 2b. In Figur 2 sind die erste Sperrplatte 210, die zweite Sperrplatte 220 und die Brennerplatte 110 konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Die Brennervorrichtung 100 weist eine Brennerplatte 110 mit einer Vielzahl dritter Durchströmöffnungen 112 (schlitzförmig oder kreisförmig) zum Durchströmen mit einem Brennstoff-Luft-Gemischstrom M auf. Die Brennerplatte 110 ist bezüglich des Gemischstroms M stromabwärts einem Brennraum 30 zugewandt. An den dritten Durchströmöffnungen 112 können Flammen F einer Verbrennung gezündet werden. Der Brennerplatte 110 stromaufwärts vorgeordnet ist eine Sperrvorrichtung 200 angeordnet, die ausgebildet ist, einen unerwünschten Flammenrückschlag entgegen der Gemischströmung M zu sperren.
  • Die Sperrvorrichtung 200 umfasst eine erste Sperrplatte 210 mit darin ausgebildeten ersten Durchströmöffnungen 212 zum Durchströmen mit dem Brennstoff-Luft-Gemischstrom M und eine der ersten Sperrplatte 210 stromabwärts benachbarte zweite Sperrplatte 220 mit darin ausgebildeten zweiten Durchströmöffnungen 222. Die erste Sperrplatte 210 und die zweite Sperrplatte 220 sind gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet und bilden zwischen sich einen durchströmbaren Spalt 230 aus. Der Spalt 230 weist eine konstante lichte Spalthöhe S auf, wobei die Spalthöhe S höchstens 1,2 Millimeter beträgt und bevorzugt im Bereich 0,2 Millimeter bis 0,7 Millimeter liegt.
  • Im Spalt 230 zwischen der ersten Sperrplatte 210 und der zweiten Sperrplatte 220 ist zumindest ein Abstandhalter 232, bevorzugt eine Mehrzahl von Abstandhaltern 232, angeordnet. Der Abstandhalter 232 oder die Mehrzahl von Abstandhaltern 232 definiert die Höhe S des Spaltes.
  • Der Sperrvorrichtung 200 stromaufwärts vorgeordnet ist ein Zuführraum 10 zum Zuführen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms M zur Brennervorrichtung 100. Die ersten Durchströmöffnungen 212 in der ersten Sperrplatte 210 münden stromaufwärts in den Zuführraum 10 und stromabwärts in den Spalt 230. Die zweiten Durchströmöffnungen 222 in der zweiten Sperrplatte 220 münden stromaufwärts in den Spalt 230 und stromabwärts in den Verteilraum 20. Zwischen der Sperrvorrichtung 200 und der Brennerplatte 110 ist der Verteilraum 20 zum Verteilen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms M auf die dritten Durchströmöffnungen 112 in der Brennerplatte 110 ausgebildet. Die Sperrvorrichtung 200 und die Brennerplatte 110 sind gleichmäßig voneinander beabstandet. Der Verteilraum 20 weist eine konstante lichte Höhe V auf, wobei die Höhe V höchstens 5 Millimeter beträgt und bevorzugt im Bereich 2 Millimeter bis 4 Millimeter liegt. Die dritten Durchströmöffnungen 112 in der Brennerplatte 110 münden stromaufwärts in den Verteilraum 20 und stromabwärts in den der Brennerplatte 110 nachgeordneten Brennraum 30.
  • Figur 1a zeigt, dass die erste Sperrplatte 210, die zweite Sperrplatte 220 und die Brennerplatte 110 an ihren Rändern mittels einer Tragestruktur 120 gehalten sind, wobei wulstartige Abstandhalter 232 in der Tragestruktur 120 ausgebildet sind und in den Spalt 230 zwischen der ersten Sperrplatte 210 und der zweiten Sperrplatte 220 hineinragen. Weitere in der Tragestruktur 120 ausgebildete, wulstartige Abstandhalter 232 ragen in den Verteilraum 20 zwischen der zweiten Sperrplatte 220 und der Brennerplatte 110 hinein und definieren die Höhe V des Verteilraums 20.
  • Die Figuren 1a und 1b zeigen weiter noppenförmig aus der ersten Sperrplatte 210 heraus geformte Abstandhalter 232.
  • Die ersten Durchströmöffnungen 212 in der ersten Sperrplatte 210 weisen erste Längsachsen 214 auf. Ebenso weisen die zweiten Durchströmöffnungen 222 in der zweiten Sperrplatte 220 zweite Längsachsen 224 auf. Die ersten Längsachsen 214 und zweiten Längsachsen 224 sind vorteilhafterweise um einen Abstand R radial versetzt zueinander angeordnet, so dass die ersten Längsachsen 214 der ersten Durchströmöffnungen 212 nicht mit den zweiten Längsachsen 224 der zweiten Durchströmöffnungen 222 zusammenfallen.
  • Projiziert man, wie in Figur 1c, die ersten Durchströmöffnungen 212 senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220, so ergeben sich dort projizierte Abbilder 216 (hier gestrichelt dargestellt) der ersten Durchströmöffnungen 212. Diese Abbilder 216 überschneiden und/oder berühren die zweiten Durchströmöffnungen 222 nicht.
  • Projiziert man, wie in Figur 2c, die ersten Durchströmöffnungen 212 senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220, so ergeben sich dort projizierte Abbilder 216 (hier gestrichelt dargestellt) der ersten Durchströmöffnungen 212. Diese Abbilder 216 überschneiden und/oder berühren die zweiten Durchströmöffnungen 222 nicht.
  • Projiziert man, wie in Figur 1c, die ersten Durchströmöffnungen 212 senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220, so ergeben sich dort projizierte Abbilder (hier gestrichelt dargestellt) der Lochränder der ersten Durchströmöffnungen 212. Ein Abstand A zwischen einem senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220 projizierten Abbild eines ersten Lochrands einer ersten Durchströmöffnung 212 und einem zweiten Lochrand einer nächstliegenden zweiten Durchströmöffnung 222 ist größer oder gleich einem Zehnfachen, bevorzugt größer oder gleich einem Fünfzehnfachen, besonders bevorzugt größer oder gleich einem Zwanzigfachen, der Höhe S des Spalts 230.
  • Projiziert man, wie in Figur 2c, die ersten Durchströmöffnungen 212 senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220, so ergeben sich dort projizierte Abbilder (hier gestrichelt dargestellt) der Lochränder der ersten Durchströmöffnungen 212. Ein Abstand A zwischen einem senkrecht auf die zweite Sperrplatte 220 projizierten Abbild eines ersten Lochrands einer ersten Durchströmöffnung 212 und einem zweiten Lochrand einer nächstliegenden zweiten Durchströmöffnung 222 ist größer oder gleich einem Zehnfachen, bevorzugt größer oder gleich einem Fünfzehnfachen, besonders bevorzugt größer oder gleich einem Zwanzigfachen, der Höhe S des Spalts 230.

Claims (16)

  1. Brennervorrichtung (100) zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischstroms (M), aufweisend
    • eine Brennerplatte (110) mit einer Vielzahl dritter Durchströmöffnungen (112) für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom (M) zum Ausbilden und Halten von Flammen (F) einer Verbrennung,
    • eine der Brennerplatte (110) stromaufwärts benachbarte Sperrvorrichtung (200) mit einer Vielzahl erster und zweiter Durchströmöffnungen (212, 222) für den Brennstoff-Luft-Gemischstrom (M) zum Sperren eines Flammenrückschlags,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass die Sperrvorrichtung (200) eine erste Sperrplatte (210) und eine der ersten Sperrplatte (210) stromabwärts benachbarte zweite Sperrplatte (220) umfasst,
    • dass die ersten Durchströmöffnungen (212) in der ersten Sperrplatte (210) ausgebildet sind und die zweiten Durchströmöffnungen (222) in der zweiten Sperrplatte (220) ausgebildet sind,
    • dass die erste Sperrplatte (210) und die zweite Sperrplatte (220), insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind und zwischen sich einen durchströmbaren Spalt (230) ausbilden, wobei der Spalt (230) eine, insbesondere im Wesentlichen, konstante lichte Spalthöhe (S) aufweist,
    • dass die Spalthöhe (S) höchstens 2 Millimeter ist, bevorzugt höchstens 1 Millimeter, und besonders bevorzugt im Bereich 0,2 Millimeter bis 0,7 Millimeter liegt.
  2. Brennervorrichtung (100) nach Anspruch 1,
    wobei erste Längsachsen (214) der ersten Durchströmöffnungen (212) um einen Abstand (R) radial versetzt zu zweiten Längsachsen (224) der zweiten Durchströmöffnungen (222) angeordnet sind, so dass die ersten Längsachsen (214) der ersten Durchströmöffnungen (212) nicht mit den zweiten Längsachsen (224) der zweiten Durchströmöffnungen (222) zusammenfallen.
  3. Brennervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die erste Sperrplatte (210) und die zweite Sperrplatte (220), vorteilhafterweise auch die Brennerplatte (110), insbesondere im Wesentlichen, eben ausgebildet und, insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.
  4. Brennervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die erste Sperrplatte (210) und die zweite Sperrplatte (220), vorteilhafterweise auch die Brennerplatte (110), gekrümmt, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch oder sphärisch, ausgebildet und, insbesondere im Wesentlichen, konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  5. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch einen der Sperrvorrichtung (200) stromaufwärts vorgeordneten, durchströmbaren Zuführraum (10) zum Zuführen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms (M), wobei die ersten Durchströmöffnungen (212) in der ersten Sperrplatte (210) in den Zuführraum (10) münden.
  6. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (200) und die Brennerplatte (110) zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum (20) ausbilden, wobei die zweiten Durchströmöffnungen (222) in der zweiten Sperrplatte (220) in den Verteilraum (20) münden.
  7. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (200) und die Brennerplatte (110), insbesondere im Wesentlichen, gleichmäßig voneinander beabstandet sind und zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum (20) ausbilden, wobei der Verteilraum (20) eine, insbesondere im Wesentlichen, konstante lichte Höhe (V) aufweist, wobei die Höhe (V) insbesondere höchstens 5 Millimeter beträgt, bevorzugt im Bereich 0,5 Millimeter bis 4 Millimeter liegt.
  8. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei senkrecht auf die zweite Sperrplatte (220) projizierte Abbilder (216) der ersten Durchströmöffnungen (212) die zweiten Durchströmöffnungen (222) nicht überschneiden und/oder nicht berühren.
  9. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (A) zwischen einem senkrecht auf die zweite Sperrplatte (220) projizierten Abbild eines ersten Lochrands einer ersten Durchströmöffnung (212) und einem zweiten Lochrand einer nächstliegenden zweiten Durchströmöffnung (222) größer oder gleich einem Fünffachen, bevorzugt größer oder gleich einem Zehnfachen, besonders bevorzugt größer oder gleich einem Zwanzigfachen, der Höhe (S) des Spalts ist.
  10. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (200) und die Brennerplatte (110) zwischen sich einen durchströmbaren Verteilraum (20) ausbilden, wobei die zweiten Durchströmöffnungen (222) in der zweiten Sperrplatte (220) in den Verteilraum (20) münden, und wobei die dritten Durchströmöffnungen (112) in der Brennerplatte (110) in den Verteilraum (20) münden, wobei senkrecht auf die Brennerplatte (110) projizierte Abbilder der zweiten Durchströmöffnungen (222) die dritten Durchströmöffnungen (112) nicht überschneiden und/oder nicht berühren.
  11. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Spalt (230) zwischen der ersten Sperrplatte (210) und der zweiten Sperrplatte (220) zumindest ein Abstandhalter (232), bevorzugt eine Mehrzahl von Abstandhaltern (232), angeordnet ist, der/die die Höhe (S) des Spaltes (230) definiert.
  12. Brennervorrichtung (100) nach Anspruch 11,
    wobei der zumindest eine Abstandhalter (232) aus der ersten Sperrplatte (210) und/oder der zweiten Sperrplatte (220) heraus geformt ist, insbesondere in Form einer Noppe.
  13. Brennervorrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12,
    wobei die erste Sperrplatte (210) und die zweite Sperrplatte (220), vorteilhafterweise auch die Brennerplatte (110), an ihren Rändern mittels einer Tragestruktur (120) gehalten sind, wobei der zumindest eine Abstandhalter (232) in der Tragestruktur (120) ausgebildet ist und in den Spalt (230) zwischen der ersten Sperrplatte (210) und der zweiten Sperrplatte (220) hineinragt.
  14. Brennervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (100) ausgebildet ist, einen Wasserstoff aufweisenden Brennstoff-Luft-Gemischstrom (M) zu verbrennen, wobei der Brennstoff Wasserstoff enthält oder Wasserstoff ist.
  15. Brennersystem zum Erzeugen einer Verbrennungswärme mittels Verbrennen eines gasförmigen Brennstoff-Luft-Gemischstroms (M), umfassend eine Luftzuführeinrichtung, insbesondere mit einem Luftgebläse, zum Zuführen eines Luftstroms, eine Brennstoffzuführeinrichtung mit einer Brennstoffventileinrichtung zum Zuführen eines Brennstoffstroms, eine Mischeinrichtung zum Erzeugen des Brennstoff-Luft-Gemischstroms (M) durch Mischen des Luftstroms mit dem Brennstoffstrom,
    gekennzeichnet durch eine Brennervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Heizgerät zum Bereitstellen von Wärme, insbesondere zum Erwärmen eines Nutzfluides, mittels Verbrennen eines gasförmigen Brennstoff-Luft-Gemischstroms (M), umfassend einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Verbrennungswärme auf das Nutzfluid,
    gekennzeichnet durch ein Brennersystem zum Erzeugen einer Verbrennungswärme nach Anspruch 15.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060003279A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-05 Best Willie H Radiant burner
US20190056104A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Gas fueled water heater appliance having a flame arrestor
WO2025052247A1 (en) * 2023-09-08 2025-03-13 Technische Universiteit Eindhoven Burner for hydrogen-rich fuel-air premix having enhanced thermo-acoustic stability

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0906568A2 (pt) * 2008-01-28 2015-07-07 Tetra Laval Holdings & Finance Queimador de gás
DE102012104741A1 (de) * 2012-06-01 2013-12-05 Ulrich Dreizler Verfahren zur vollständigen und geräuschreduzierten Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches sowie Brenner hierzu
DE102021121764A1 (de) * 2021-08-23 2023-02-23 Viessmann Climate Solutions Se Gasbrennervorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060003279A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-05 Best Willie H Radiant burner
US20190056104A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Gas fueled water heater appliance having a flame arrestor
WO2025052247A1 (en) * 2023-09-08 2025-03-13 Technische Universiteit Eindhoven Burner for hydrogen-rich fuel-air premix having enhanced thermo-acoustic stability

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