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Die
Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Für den Einsatz
in mobilen Freizeiteinrichtungen, wie zum Beispiel Booten, Wohnmobilen
oder Caravans, sind Heizungen bekannt, die mit Kraftstoff (Diesel
oder Benzin) oder Gas (Flüssiggas,
wie zum Beispiel Propan, Butan oder Mischungen davon) betrieben
werden können.
Vorteile von mobilen Gas-Heizungen bestehen in dem geräuscharmen Betrieb,
einem niedrigen Stromverbrauch sowie einem sehr geringen Abgasgeruch.
Bei Flüssigkraftstoff-Heizungen
ist als positiv zu vermerken, dass sie durch denselben Kraftstoff
gespeist werden können, der
im Kraftstofftank für
den Antrieb des Freizeitmobils meist in größerer Menge vorhanden ist.
Dadurch kann auf das zusätzliche
Mitführen
von Flüssiggasflaschen
verzichtet werden. Aufgrund der Geruchsbelästigung durch die flüssigen Kraftstoffe
und die daraus resultierenden Abgase sind jedoch besondere Vorkehrungen
zu treffen. Insbesondere kann es problematisch sein, wenn die Flamme
in der Brennervorrichtung nicht korrekt oder überhaupt nicht brennt, aber
dennoch weiter Kraftstoff zugeführt
wird. Der unter Umständen
noch heiße
Brenner erzeugt dann solange starken Qualm, bis schließlich die
Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird. Die Qualmbildung und die damit
einhergehende Geruchsbelästigung
ist aber bei einer mobilen Heizung im Freizeitbereich nur sehr kurzzeitig, über wenige
Sekunden akzeptabel, keineswegs jedoch über einen längeren Zeitraum.
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Es
sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, mit denen das Vorhandensein
einer Flamme in einem Brenner überwacht
werden kann. Insbesondere ist es bekannt, eine Flamme mit optischen
Mitteln zu erkennen. Alternativ dazu kann auch eine Temperaturänderung
des Abgases oder der Flamme detektiert werden, aus der dann auf
eine Änderung
des Flammverhaltens geschlossen werden kann.
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Aus
der
DE 102 49 872
A1 ist ein mobiles Brennheizgerät bekannt, bei dem ein Flammwächter (Flammfühler) und
ein Glühstift
zum Start der Verbrennung als ein integrales Bauteil ausgeführt sind. Der
Flammfühler
sitzt direkt in der Flamme und liefert damit ein sehr schnelles
Signal für
die Flammerkennung. Nachteilig sind dabei jedoch die extrem hohen Fühlertemperaturen
in der Flamme und die Tatsache, dass der Fühler durch Ablagerungen im
Brennraum zerstört werden
kann oder die Signalgüte
durch Ablagerungen auf dem Fühler
und/oder durch eine sich als Folge der Ablagerungen ergebende Verlagerung der
Flamme gemindert wird.
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In
der
DE 299 24 803 U1 wird
ein brennerbetriebenes Heizgerät
mit einem Flammwächter
in Gestalt eines Thermoelements beschrieben, das in den zentralen
Bereich der Flamme hineinragt. Auch hier bestehen die vorstehend
geschilderten Nachteile.
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Ebenso
ist es bekannt, ein Thermoelement in den Abgasstrang, also stromab
von der Flamme zu platzieren. Dabei ist die lange Ansprechzeit des
Fühlers
nachteilig, da die Flamme nicht unmittelbar überwacht werden kann. Der Fühler ist
in einer Einbauumgebung angeordnet, die durch das Abgas stark aufgeheizt
wird. Zudem ist es für
den Fühler
schwierig, zwischen einem Lastwechsel (Verkleinern der Heizleistung)
und einem Flammabbruch zu unterscheiden, da beide Vorgänge zunächst ein
Signal mit ähnlichem
Charakter und Gradienten erzeugen. In beiden Fällen geht die Abgastemperatur
zurück.
Eine sichere Unterscheidung ist erst nach einem längeren Messzeitraum
(zum Beispiel fünf
Minuten) möglich. Ein
derart langer Zeitraum ist jedoch – wie oben dargelegt – aufgrund
der damit möglicherweise
verbundenen Qualm- und Geruchsbildung inakzeptabel.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennervorrichtung mit
einer zuverlässigen Flammerkennung
anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Brennervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Eine
erfindungsgemäße Brennervorrichtung, mit
einer Kraftstoffzuführung
zum Zuführen
von Kraftstoff, einer Verbrennungsluftzuführung zum Zuführen von
Verbrennungsluft, insbesondere primärer Verbrennungsluft, einem
Mischbereich zum Bilden eines Gemischs des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft, einem
sich an den Mischbereich anschließenden Brennraum, in dem das
Gemisch in Form einer Flamme zu einem Abgas verbrennbar ist und
mit einem Messelement zum Erfassen eines Parameters, der ein Kriterium
für das
Vorhandensein der Flamme darstellt, ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Messelement stromauf von dem Abgasstrom in einem Bereich
angeordnet ist, der einen durch die Verbrennungs luft bedingten Sauerstoffüberschuss
aufweist, und dass das Messelement von einer Halterung gehalten
ist, an der die Verbrennungsluft vor Erreichen der Flamme vorbeigeführt wird.
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Demnach
wird der Brennervorrichtung primäre
Verbrennungsluft über
die Verbrennungsluftzuführung
zugeführt.
Es besteht ohne Weiteres die Möglichkeit,
dass der Flamme auch noch sogenannte sekundäre Verbrennungsluft zugeführt wird,
die jedoch aus der Umgebung der Flamme stammt und nicht mit Kraftstoff
angereichert ist. Die sekundäre Verbrennungsluft
kann sich dadurch zum Beispiel auch mit dem Abgasstrom, also den
von der Flamme erzeugten Reaktionsprodukten mischen. Die primäre Verbrennungsluft
hingegen wird gezielt der Brennervorrichtung zugeführt und
in dem Mischbereich mit Kraftstoff (zum Beispiel Diesel oder Benzin)
angereichert. Der Kraftstoff wird dabei in geeigneter, an sich bekannter
Weise – zum
Beispiel über
ein Metallvlies – verdampft,
so dass er gas- oder dampfförmig
von der Verbrennungsluft bis zu der Flamme geführt werden kann.
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Der
sich an den Mischbereich anschließende Brennraum muss räumlich nicht
durch bauliche Maßnahmen
von dem Mischbereich getrennt sein. Vielmehr ergibt sich der Brennraum
durch die Strömungsverhältnisse,
insbesondere durch die Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsluft und des Abgases. Der Brennraum umgibt den Bereich,
in dem sich die Flamme ausbildet.
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Das
Messelement dient dazu, einen Parameter zu erfassen, anhand dessen
das Vorhandensein der Flamme erkannt werden kann. Dies ist zum Beispiel – wie auch
aus dem Stand der Technik bekannt – eine Temperaturänderung,
eine bestimmte Helligkeit, wenn die Flamme brennt oder auch das Erkennen
von Ionisationsvorgängen,
die während der
Verbrennung in der Flamme stattfinden.
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Erfindungsgemäß ist das
Messelement jedoch nicht – wie
beim Stand der Technik – im
Abgasstrom oder mitten in der Flamme angeordnet, sondern stromauf
davon. Insbesondere ist das Messelement in einem Bereich angeordnet,
in dem ein Sauerstoffüberschuss
gegeben ist, der durch die primäre Verbrennungsluft
erreicht wird. Dies kann der Bereich sein, in dem die Verbrennungsluft
zugeführt wird
oder auch ein "Anfangsbereich" der Flamme (Flammwurzel),
in dem noch ein Sauerstoffüberschuss
durch die Verbrennungsluft gegeben ist. Der Sauerstoffüberschuss
der Verbrennungsluft wird in der Flamme stromabwärts abgebaut, da der Sauerstoff
weitgehend durch die Kohlenwasserstoffe des Kraftstoffs reduziert
wird. In diesem stromab gelegenen Bereich der Flamme jedoch ist
die Flammtemperatur sehr viel höher,
so dass das Messelement dort nicht angeordnet werden sollte.
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Weiterhin
wird das Messelement von einer Halterung gehalten, die derart angeordnet
ist, dass die Verbrennungsluft noch vor Erreichen der Flamme an
ihr vorbeigeführt
wird. Das Messelement kann dabei ein eigenständiges, von einer getrennten
Halterung gehaltenes Bauelement sein. Ebenso kann jedoch das Messelement
mit der Halterung in einem gemeinsamen Bauteil, wie zum Beispiel
einem PT1000-Temperatur-Messelement, zu einem Flammfühler integriert
sein. Als Messelement wird daher lediglich der für die eigentliche Messung wirksame
Bereich eines Sensors angesehen, zum Beispiel ein Widerstandselement,
dessen Widerstandswert sich bei Temperaturänderung ändert. Die umgebenden Komponeten,
die das Messelement (zum Beispiel den Widerstand) einbetten, schützen und
halten sowie die Spannungsversorgung und Signalableitung übernehmen,
werden der Halterung zugerechnet.
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Somit
kann auch die Halterung in den Bereich der Flamme hineinragen, in
dem der Sauerstoffüberschuss
aufgrund der Verbrennungsluft gegeben ist. Jedoch muss sichergestellt
sein, dass wenigstens ein Teil der Halterung ausserhalb der Flamme
angeordnet ist – und
zwar stromaufwärts
von der Flamme –,
so dass die noch kalte Verbrennungsluft zum Kühlen der Halterung und damit – zumindest
indirekt – auch
des Messelements genutzt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, dass
das Messelement sehr viel niedrigeren Temperaturen ausgesetzt ist, als
dies bei Messelementen aus dem Stand der Technik bekannt ist, die
im Zentrum der Flamme oder im heißen Abgasbereich positioniert
sind.
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An
dem Messelement und/oder an der Halterung können wenigstens 30% der Verbrennungsluft vorbeigeführt werden.
Das bedeutet, dass wenigstens 30% der Verbrennungsluft zur Kühlung des
Messelements bzw. der Halterung genutzt werden können. Dabei wird der Begriff
der Verbrennungsluft allgemein verwendet und kann sowohl primäre als auch sekundäre Verbrennungsluft
umfassen. Das Messelement bzw. die Halterung können somit sowohl durch primäre als auch
durch sekundäre
Verbrennungsluft gekühlt
werden. Durch die Bereitstellung von. wenigstens 30% der Verbrennungsluft
ist es gewährleistet,
dass das Messelement und die Halterung zuverlässig gekühlt werden.
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Das
Messelement kann vollständig
durch die Verbrennungsluft umströmt
werden. In diesem Fall wird das Messelement von der Halterung vollständig stromauf
von der Flamme im Verbrennungsluftstrom gehalten.
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Ebenso
kann das Messelement im Bereich einer zwischen der Flamme und der
Verbrennungsluft vorhandenen Flammgrenze angeordnet sein, so dass
das Messelement zum Beispiel teilweise in die Flammgrenze eintauchen
kann. In diesem Bereich liegt der geforderte, durch die Verbrennungsluft
bedingte Sauerstoffüberschuss
vor. Die Flammgrenze lässt
sich mit bloßem
Auge gut erkennen und kennzeichnet den Bereich, in dem die Flamme
entsteht und von dem aus die Flamme ausgeht. Die Flammgrenze wird
auch als Flammwurzel bezeichnet. Bei stabilen Strömungsverhältnissen
wird auch die Position der Flammgrenze relativ stabil sein, während die stromabwärts gelegenen
Flammenden üblicherweise durch
das Flackern bzw. Züngeln
der Flamme eine höhere
Variabilität
aufweisen können.
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Das
Messelement kann derart angeordnet sein, dass ein Sichtkontakt zwischen
dem Messelement und der Flamme gegeben ist. Aufgrund der Tatsache,
dass das Messelement stromauf von dem Abgasstrom und auch von dem
größten Teil
der Flamme – unter
Umständen
sogar vollständig
stromauf von der Flamme – angeordnet
sein muss, wird das Messelement nicht durch heißes Gas umströmt. Damit
ist eine Temperaturmessung der Flamme bzw. des Abgases durch Konvektion
zwar möglich,
aber nicht zwingend erforderlich. Vielmehr muss die in der Flamme
entstehende Wärme
in Form von Strahlungswärme
erfasst werden. Die Strahlungswärme lässt sich
dann besonders zuverlässig
detektieren, wenn der geforderte Sichtkontakt zwischen dem Messelement
und der Flamme besteht.
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Dabei
sollte der Sichtkontakt möglichst
großflächig sein,
so dass keine störenden
Bauelemente wie Blenden oder Gitter zwischen der Flamme und dem
Messelement angeordnet sind. Der Raum zwischen dem Messelement und
dem Teil der Flamme, deren Strahlungswärme erfasst werden soll, sollte daher
frei von weiteren Bauelementen bleiben. Dabei kann es vorteilhaft
sein, wenn von dem Messelement ausgehend ein fiktiver Messkegel
mit einem Kegelwinkel von wenigstens 60° den Raum virtuell beschreibt,
der keine weiteren Bauelemente zwischen Messelement und Flamme aufweisen
soll.
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Der
von dem Messelement zu erfassende Parameter kann ausgewählt sein
aus der Gruppe Temperatur, Strahlung, Vorhandensein von Gasionen.
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Zum
Erfassen der Temperatur kann das Messelement als Temperatur-Messelerent,
zum Beispiel als PT1000 Fühler
(Messbereich bis etwa 500°C)
ausgeführt
sein. Es ist daher nicht erforderlich, einen speziellen Hochtemperaturfühler vorzusehen.
Sofern durch die übertragene
Strahlungswärme eine
hohe Temperatur, die jedoch nicht über 600°C liegen muss, erfasst wird,
wird dies als Kriterium für das
Vorhandensein der Flamme gewertet. Fällt die Temperatur jedoch unter
einen vorher zu definierenden Wert, wird daraus geschlossen, dass
keine Flamme mehr vorliegt. Die Kraftstoffzuführung ist dann zu unterbrechen.
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Alternativ
kann das Messelement auch zum Erfassen von Strahlung, zum Beispiel
zum optischen Erfassen der Helligkeit, also des von der Flamme abgegebenen
Lichts ausgebildet sein. Die Licht-Strahlung kann dabei im sichtbaren
Bereich, aber auch im Bereich der UV- oder Infrarotstrahlung liegen.
Sofern der Bereich um das Messelement hell ist, muss eine Flamme
vorliegen. Somit ist auch eine optische Detektion der Flamme möglich. Ebenso
kann ein Flackerdetektor verwendet werden, der Strahlungsschwankungen
im sichtbaren, UV- oder IR-Bereich erkennt und daraus das Vorhandensein
einer Flamme ableitet.
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Als
weitere Alternative ist es möglich,
das Messelement als Ionisationsfühler
auszubilden. Der Ionisationsfühler
ist in der Lage, Ionisationsvorgänge in
der Flamme zu detektieren, die beim Verbrennungsvorgang auftreten.
Hierbei ist es allerdings Voraussetzung, dass der Messfühler im
Bereich der Flamme angeordnet ist, jedoch unter Beachtung der obigen
Regeln. Demnach soll der für
die Messung relevante Teil des Ionisationsfühlers (Messelement) nicht im
heißen
Zentrum der Flamme oder gar stromabwärts davon positioniert sein,
sondern in dem durch die Zuführung
der Verbrennungsluft kühleren Anfangsbereich
der Flamme, wo auch noch der geforderte Sauerstoffüberschuss
vorliegt.
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Das
Messelement liefert ein Signal, das von einer nicht näher zu erläuternden,
an sich bekannten Steuerung ausgewertet wird. Sofern die Steuerung erkennt,
dass eine Flamme vorliegt, müssen
keine Steuerungsmaßnahmen
ergriffen werden. Wenn hingegen die Flamme erlischt bzw. sich beim
Startvorgang nicht nach einem vordefinierten Zeitraum ausbildet,
wird das Fehlen der Flamme durch das Messelement detektiert und
daraufhin durch die Steuerung erkannt. Die Steuerung kann dann Maßnahmen
ergreifen, wie zum Beispiel ein Unterbre chen der Kraftstoffzufuhr,
um eine Geruchsbelästigung
und Qualmbildung zu verhindern. Ebenso kann die Steuerung ein akustisches
oder optisches Signal an den Bediener abgeben, um ihn auf das Erlöschen der
Flamme hinzuweisen.
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In
dem Mischbereich kann ein Vliesverdampfer zum Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs
vorgesehen sein. Dem Vliesverdampfer, zum Beispiel einem ringförmigen Metallvlies,
wird Kraftstoff tröpfchenweise
von einer Seite zugeführt.
Durch die im Brennraum entstehende Wärme der Flamme ist das Metallvlies
derart erhitzt, dass der Kraftstoff verdampft und durch die heranströmende Verbrennungsluft
weiterbefördert
wird. Dabei vermischt er sich mit der Verbrennungsluft und wird
schließlich
in der Flamme verbrannt.
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Die
Verbrennungsluftzuführung
kann eine Dralleinrichtung aufweisen, um einen Strömungsdrall und
damit eine wirbelförmige
Strömung
der Verbrennungsluft beim Eintreten in den Mischbereich zu erzeugen.
Durch die drallförmige
Strömung
der Verbrennungsluft wird der Kraftstoff zuverlässiger und gleichförmiger mit
der Verbrennungsluft gemischt, was eine verbesserte Verbrennung
sicherstellt.
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Das
Messelement mit der Halterung kann z. B. von "hinten" in die Flamme gesteckt und soweit in den
Mischbereich oder den Brennraum eingeführt werden, dass das Messelement
eine direkte Messung der Strahlunswärme der Flamme ermöglicht. Das
Messelement wird dabei von der Verbrennungsluft (Frischluft) wenigstens
teilweise angeströmt
oder gar vollständig
umströmt,
so dass eine gezielte Ablenkung der Flamme vom Messelement weg erfolgt. Die
Anströmung
mit Verbrennungsluft kann dabei konzentrisch um das Messelement,
aber auch in Form eines "Vorhangs" ausgebildet sein.
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Das
Messelement hat je nach Einbautiefe und damit Eindringtiefe keinen
oder einen nur minimalen Kontakt mit der Flammgrenze und kann daher entweder
die Strahlungswärme
der Flamme auf kürzeste
Distanz messen, ohne jedoch die hohen Flammtemperaturen anzunehmen,
oder kann nur mit der äußersten
Spitze des Messelements in die durch den Verbrennungsluftstrom gezielt
geformte Flammgrenze eintauchen. Die in das Messelement eingebrachte
Wärme und
die umströmende
Verbrennungsluft halten das Messelement in einem thermischen Gleichgewicht.
Das Messelement kann dabei milimetergenau relativ zu der Flamme
bzw. der Flammgrenze platziert werden, so dass sich die Wärmever teilung
im Messelement und der Halterung und damit die Absoluttemperatur
des Messelements optimal einstellen lassen.
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Auch
bei einem Lastwechsel der Brennervorrichtung bleibt die gemessene
Temperatur am Fühler nahezu
konstant. So steht zum Beispiel einer höheren Brennerleistung mit größerer Strahlungswärme der
Flamme ein höherer
(Kühl-)Volumenstrom
durch die Verbrennungsluft gegenüber.
Der auf das Messelement und die Halterung wirkende Aufheiz- und Kühlmechanismus
ist daher gegenläufig
wirksam, so dass sich das Temperaturniveau am Messelement kaum ändert.
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Der
Sauerstoffüberschuss
am Messelement gewährleistet,
dass keine Rußbildung
das Messergebnis beeinträchtigen
kann. Durch die gezielte Umströmung
des Messelements mit sauberer Verbrennungsluft kann darüberhinaus
ein Schutzmantel gegenüber
sonstigen Ablagerungen gebildet werden.
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Da
die Halterung in einem Bereich angeordnet ist, der wenigstens teilweise
durch die Verbrennungsluft gekühlt
wird, ist es sehr einfach möglich, Kabel,
die zu dem Messelement geführt
werden müssen,
ohne besonders hohe Temperaturbelastung zu halten.
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Das
Messelement kann an einer Stelle angeordnet werden, in der durch
Formgebung des Mischbereichs bzw. des Brennraums eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
erreicht wird als stromab davon. Insbesondere kann die Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsluft in diesem Bereich höher sein als die nachfolgende
Flammausbreitungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass
die Flamme nicht zurückschlägt.
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Mit
Hilfe der Halterung ist es möglich,
einen physischen Kontakt des Messelements und damit einen Wärmeübergang
in einem Bereich vorzusehen, der fernab von den heißen Bereichen
der Flamme und des Abgases gelegen ist. Zum Beispiel kann die Halterung
an einer Rückwand
des Brenners befestigt werden, an der konstruktionsbedingt erheblich
niedrigere Temperaturen vorliegen.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur
näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung.
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Die
Figur zeigt in vereinfachter Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Brennervorrichtung. Über eine
Verbrennungsluftzuführung 1 wird primäre Verbrennungsluft 2 zugeführt. Im
Bereich der Verbrennungsluftzuführung 1 können als
Dralleinrichtung dienende Drallschaufeln 3 vorgesehen sein, die
die Verbrennungsluftströmung
mit einem Drall versehen, so dass die Verbrennungsluft 2 wirbelförmig in
einen Mischbereich 4 geführt wird.
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In
dem Mischbereich 4 ist eine Kraftstoffzuführung zum
Zuführen
von Kraftstoff vorgesehen, die durch Metallvliese 5 exemplarisch
dargestellt wird. Die Metallvliese 5 können ringförmig ausgebildet sein und an
unterschiedlichen Stellen platziert sein. Die in der Figur gezeigten
Positionen dienen daher lediglich der Erläuterung.
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In
dem Mischbereich 4 ist eine mehrfach geschlitzte Wand 4a vorgesehen.
Durch die Schlitze kann Verbrennungsluft 2 auch in den äußeren Bereich
strömen
und so das in der Figur gezeigte äußere Metallvlies 5 erreichen.
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Dem
Metallvlies 5 wird von außen Kraftstoff zugeführt, der
im Metallvlies 5 verdampft. Der verdampfte Kraftstoff wird
durch die verwirbelte Verbrennungsluft 2 mitgeführt, so
dass das daraus resultierende Gemisch zu einem Brennraum 6 gelangt,
der von einem Flammrohr 7 umschlossen ist.
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Dort
bildet sich eine Flamme 8 in bekannter Weise aus. Stromauf
von der Flamme 8 lässt
sich eine Flammfront bzw. Flammgrenze 9 erkennen, die durch
die herrschenden Strömungsverhältnisse
im Mischbereich 4 bzw. Brennraum 6 relativ stabil
gehalten wird. Die Flammgrenze 9 stellt den Bereich dar, an
dem der Verbrennungsvorgang beginnt. Dort liegt durch die zuströmende Verbrennungsluft 2 ein
Sauerstoffüberschuss
vor.
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Um
eine kontrollierte Verbrennung in der Flamme 8 zu erreichen,
ist weiterhin eine Blende 10 im Flammrohr 7 angeordnet.
Das in der Flamme 8 entstehende Abgas wird nach oben abgeleitet
und kann zum Beispiel einem Wärmetauscher
zugeführt werden,
der Bestandteil einer Heizung, zum Beispiel einer mobil einsetzbaren
Heizung für
Reisemobile und Caravans sein kann.
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Im
Bereich der Blende 10 kann auch sogenannte sekundäre Verbrennungsluft
aus der Umgebung zugeführt
werden, die in der Flamme 8 verbrennt.
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Im
Inneren des Mischbereichs 4 ist ein Flammfühler 11 derart
angeordnet, dass sein für
die Messung relevantes Messelement 12 möglichst nah an die Flamme 8 heranreicht,
ohne jedoch in die Flamme 8 einzudringen. Das Messelement 12 befindet
sich somit nahe der Flammgrenze 9 im Bereich der Zuströmung der
Verbrennungsluft 2.
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Das
Messelement 12 wird durch eine zu dem Flammfühler 11 gehörende Halterung 13 gehalten. Das
Messelement 12 und die Halterung 13 bilden den
Flammfühler 11 als
integrales Bauelement, das zum Beispiel durch einen handelsüblichen
Temperaturfühler
(PT1000) mit Schutzrohr gebildet werden kann.
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Der
Flammfühler 11 ist über eine
Befestigung 14 an einem Brennerrücken 15 befestigt.
Von dort können
Versorgungsspannungs- und Signalleitungen 16 abgeführt werden.
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Wie
durch den Pfeil in der Figur dargestellt, umströmt die Verbrennungsluft 2 den
Flammfühler 11,
bevor sie zur Flamme 8 gelangt. Da die Verbrennungsluft 2 aus
der Umgebung stammt, ist sie zunächst
kalt und kühlt
somit die Halterung 13 und das Messelement 12.
Dadurch liegt an dem Messelement 12 eine Temperatur an,
die erheblich niedriger ist als die Temperaturen in der Flamme 8.
Das Messelement 12 registriert lediglich die von der Flamme 8 resultierende
Strahlungswärme.
Das Messelement 12 gelangt jedoch nicht in Kontakt mit
heißen
Gasen in der Flamme 8 oder im Abgas.
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Bei
einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann
der Flammfühler 11 durch
einen Ionisationsfühler
gebildet sein. Da der Ionisationsfühler darauf angewiesen ist,
in Kontakt mit den in der Flamme entstehenden Gasionen zu gelangen,
muss das an der Spitze des Flammfühlers 11 befindliche
Messelement 12 in der Flamme 8 positioniert sein.
Es genügt
dabei aber, das Messelement 12 in dem Bereich der Flammgrenze 9 zu
platzieren, wo bereits Verbrennungsvorgänge und damit Ionisationen
erfolgen, jedoch noch ein Sauerstoffüberschuss durch die heranströmende Verbrennungsluft 2 gegeben
ist.
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Da
die Verbrennungsluft 2 wenigstens die Halterung 13 kühlt, dient
die Halterung 13 als Wärmesenke
für das
Messelement 12, so dass das Messelement 12, obwohl
im Bereich der Flammwurzeln an der Flammgrenze 9 angeordnet,
gekühlt
wird und eine niedrigere Temperatur anliegt als in der Flamme 8.