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Title:
FLUID BURNER, BURNER MODULE OF A FLUID BURNER OF THIS TYPE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/072546
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid burner, particularly provided in the form of a gas burner. The aim of the invention is to provide for a improved efficiency with a reduced emission of pollutants. To this end, the invention provides that the fluid burner has a number of individual burner modules with a common fluid supply. The burner modules can be switched on or off individually or in groups by connecting them to or by cutting them off from the fluid supply. This enables a perfect controllability of the fluid burner according to the desired thermal output of a consistently optimal flame type. The invention also relates to a burner module of a fluid burner of the aforementioned type and to a method for controlling the same.

Inventors:
SIEBELS HILKO (DE)
RASMUSSON HANS (DE)
GRONYCH DANIEL (DE)
GAISER TIMO (DE)
LINDNER KLAUS (DE)
KARRAR ELMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/001259
Publication Date:
August 26, 2004
Filing Date:
February 11, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEBELS HILKO (DE)
RASMUSSON HANS (DE)
GRONYCH DANIEL (DE)
GAISER TIMO (DE)
LINDNER KLAUS (DE)
KARRAR ELMAR (DE)
International Classes:
F23D14/82; F23D23/00; (IPC1-7): F23D23/00; F23D14/82
Foreign References:
DE10028669A12001-12-13
US5213494A1993-05-25
US5295820A1994-03-22
DE4110693A11992-10-08
EP0679839A11995-11-02
DE29720168U11998-01-22
DE3825629A11989-02-16
DE3834082A11989-04-20
GB2325518A1998-11-25
Attorney, Agent or Firm:
Lichti, Heiner (Karlsruhe, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Fluidbrenner, insbesondere Gasbrenner, dadurch gekenn zeichnet, daß er eine Mehrzahl an einzelnen Brennermo dulen (1) mit einer gemeinsamen Fluidversorgung umfaßt, wobei die Brennermodule (1) durch Verbinden mit bzw. durch Trennen von der Fluidversorgung einzeln und/oder in Gruppen zubzw. abschaltbar sind.
2. Fluidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Brennermodul (1) einen im wesentlichen iden tischen Aufbau besitzt und mit einem im wesentlichen konstanten Fluidstrom beaufschlagbar ist.
3. Fluidbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fluidstrom zumindest einiger, insbe sondere sämtlicher, Brennermodule (1) gemeinsam ein stellbar ist.
4. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermodule (1) durch Steuer ventile (13) mit der Fluidversorgung verbindbar bzw. von dieser trennbar sind.
5. Fluidbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Brennermodul (1) jeweils ein Steuerventil (13) zugeordnet ist.
6. Fluidbrenner'nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von Brennermodulen (1) jeweils ein Steuer ventil zugeordnet ist.
7. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermodule (1) an einer Trä gerstruktur, insbesondere an einer Schiene, lösbar festlegbar sind.
8. Fluidbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brennermodule (1) an einer gemeinsamen Trä gerstruktur (4), insbesondere an einer Schiene, lösbar festlegbar sind.
9. Fluidbrenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes Brennermodul (1) an einem separaten Trägerstrukturteil (4) festlegbar ist, wobei die Trä gerstrukturteile (4) aneinander oder an einer gemeinsa men Trägerstruktur, insbesondere an einer Schiene, festlegbar sind.
10. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidversorgung wenigstens ei nen fluiddichten Schlauch (5) aufweist.
11. Fluidbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (5) in der Trägerstruktur (4) aufge nommen ist.
12. Fluidbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (5) mittels einer als Fluidanschluß dienenden Kanüle (10) mit dem jeweiligen Brennermodul (1) in Verbindung steht.
13. Fluidbrenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanüle (10) an einem an der Trägerstruktur (4) festlegbaren Halteteil (7) des Brennermoduls (1) ange ordnet ist.
14. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermodule (1) ein Gehäuse teil (2) mit wenigstens einer Brennerdüse (3) aufweist.
15. Fluidbrenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (2) eine Mehrzahl an Mikrodüsen (3) aufweist.
16. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermodule (1) ein Diffusor teil (14), insbesondere in Form einer VenturiDüse, aufweisen.
17. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermodule (1) ein Verwirbe lungselement (19) aufweisen.
18. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Teile (2,7, 14,19) der Brennermodule (1) lösbar aneinander festlegbar sind.
19. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Teile (2,7, 14,19) der Brennermodule (1) miteinander verklebbar sind.
20. Fluidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Brennermodul (1) oder Gruppen von Brennermodulen (1) eine Zündeinheit zugeordnet ist.
21. Brennermodul (1) eines Fluidbrenners nach einem der An sprüche 1 bis 20.
22. Verfahren zur Steuerung eines Fluidbrenners, insbeson dere Gasbrenners, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Brennermodule (1) des Fluidbrenners entsprechend der gewünschten Wärmeleistung einzeln und/oder in Gruppen zubzw. abgeschaltet werden, indem sie von einer ge . meinsamen Fluidversorgung, insbesondere mittels Steuer ventilen (13), getrennt bzw. mit dieser verbunden wer den.
Description:
Fluidbrenner, Brennermodul eines solchen Fluidbrenners und Verfahren zur Steuerung desselben Die Erfindung betrifft einen Fluidbrenner, insbesondere Gasbrenner. Sie ist ferner auf ein Brennermodul eines sol- chen Fluidbrenners und auf ein Verfahren zur Steuerung des- selben gerichtet.

Derartige Fluidbrenner finden sowohl im großtechnischen Be- reich, z. B. zur Erwärmung von Flüssigkeiten oder Gasen in Wärmetauschern, Reaktoren, Heizungsanlagen oder derglei- chen, als auch im kleineren Maßstab, z. B. für Hausheizun- gen, Laborbrenner etc., vielfältig Verwendung. Als Brenn- stofffluid dienen zumeist Gase, z. B. C1-bis C4-Alkane, aber auch Flüssigkeiten bzw. vergaste Flüssigkeiten. Dabei wird zwischen Fluidbrennern mit einer Trennung von Fluid- versorgung und Brenner und solchen Fluidbrennern mit inte- grierter Funktion unterschieden. Während letztere im we- sentlichen aus mit dem jeweils zu verbrennenden Fluid un- mittelbar beaufschlagten Rohren gebildet sind, welche in periodischen Abständen mit Durchbrüchen versehen sind, die

als Brennerdüsen dienen, weisen die erstgenannten Fluid- brenner eine separate Brennerdüse auf, welche über einen Verbindungskanal sowie gegebenenfalls über weitere Elemen- te, wie Mischstrecken, Drosselventile oder dergleichen, mit der Fluidversorgung in Verbindung steht. Ist eine Vormi- schung des zu verbrennenden Fluides mit Luft erforderlich, so ist die Mischstrecke derart ausgebildet, daß das Brenn- stofffluid mit Luft, insbesondere Umgebungsluft, vorge- mischt wird. Enthält das Brennstofffluid hingegen bereits Luft oder Sauerstoff in einer für die Verbrennung geeigne- ten Menge, so können derartige Mischstrecken auch entbehr- lich sein. Um für einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Fluidbrenners zu sorgen, ist grundsätzlich ein großflächi- ger Wärmeübergang der erzeugten Flamme an die jeweils zu erwärmende Fläche erwünscht.

Die Steuerung der Wärmeleistung geschieht bei herkömmlichen Fluidbrennern durch Änderung des Stroms des Brennstoffflui- des, was in der Regel durch steuerbare Drosselventile ge- währleistet wird, welche den Fluiddruck bei einer gewünsch- ten höheren Wärmeleistung vergrößern bzw. bei einer ge- wünschten geringeren Wärmeleistung vermindern. Nachteilig ist einerseits, daß der Wirkungsgrad des Fluidbrenners auf diese Weise starken Schwankungen unterworfen ist, da eine Änderung des Stroms des Brennstofffluides eine Änderung der Flammenform und insbesondere auch der Flammenhöhe bewirkt, so daß die zu erwärmende Fläche, z. B. eines Wärmetausches, praktisch nur in einem sehr engen Bereich der möglichen Be- triebszustände des Fluidbrenners mit der heißen Zone der Flamme und im übrigen nur mit Flammenzonen in Kontakt tritt, welche eine demgegenüber niedrigere Temperatur auf- weisen. Zudem sind verhältnismäßig große Bauhöhen des Brennraums erforderlich, wobei industrielle Fluidbrenner häufig eine Brennkammer von bis zu einigen Metern Bauhöhe <BR> <BR> aufweisen, um die mit der Flammenform bzw. -höhe korrespon-

dierende Wärmeleistung des Fluidbrenners in dem erforderli- chen Intervall steuern zu können.

Andererseits resultiert aus einer Änderung der Flammenform und einer damit verbundenen, zumindest bereichsweisen Ände- rung der Flammentemperatur grundsätzlich eine Änderung der Schadstoffemissionen, wie Kohlenmonoxid (CO) und insbeson- dere thermischen Stickoxiden (NOx), so daß ein Betrieb des Fluidbrenners mit einem konstant niedrigen Schadstoffaus- stoß nicht möglich ist. Schließlich ist die Brennergeome- trie nur bedingt an die jeweils zu erwärmende Fläche anpaß- bar und erfordert folglich die jeweils zu erwärmende Fläche eine individuelle Auslegung des Fluidbrenners, was aufwän- dig und teuer ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fluidbrenner der eingangs genannten Art dahingehend weiter- zubilden, daß er eine einfache Änderung der Wärmeleistung bei einem im wesentlichen konstant hohen Wirkungsgrad und bei einem gegenüber dem Stand der Technik verminderten Schadstoffausstoß ermöglicht. Sie ist ferner auf ein Ver- fahren zur Steuerung eines solchen Fluidbrenners gerichtet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Fluidbrenner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er eine Mehrzahl an einzelnen Brennermodulen mit einer gemeinsamen Fluidversorgung umfaßt, wobei die Brennermodule durch Ver- binden mit bzw. durch Trennen von der Fluidversorgung ein- zeln und/oder in Gruppen zu-bzw. abschaltbar sind.

In verfahrenstechnischer Hinsicht ist zur Lösung der ge- nannten Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß einzelne Brennermodule des Fluidbrenners entsprechend der gewünsch- ten Wärmeleistung einzeln und/oder in Gruppen zu-bzw. ab- geschaltet werden, indem sie von einer gemeinsamen Fluid-

versorgung, insbesondere mittels Steuerventilen, getrennt bzw. mit dieser verbunden werden.

Der erfindungsgemäße Fluidbrenner ermöglicht eine einwand- freie, nahezu stufenlose Steuerung der Wärmeleistung je nach den gewünschten Erfordernissen, indem einzelne oder auch Gruppen von Brennermodulen gezielt von der gemeinsamen Fluidversorgung getrennt, um die abgegebene Wärmeleistung zu verringern, bzw. mit dieser verbunden werden, um die ab- gegebene Wärmeleistung zu erhöhen. Dabei geschieht der Be- trieb eines jeden Brennermoduls mit einem konstanten Fluidstrom-d. h. mit einem fest vorgegebenen Strom bzw.

Druck des Brennstofffluides-unter im Hinblick auf den Wirkungsgrad und die Schadstoffemissionen optimierten Be- dingungen, also mit einer konstanten Flammehform,-höhe und - temperatur. Da die Modulation der Wärmeleistung des Fluid- brenners nicht durch Änderung des Stroms des Brennstoff- fluides, sondern durch gezielte, einzelne oder gruppenweise Zu-bzw. Abschaltung der Brennermodule erfolgt, weist der erfindungsgemäße Fluidbrenner in jedem Betriebszustand ei- nen konstant hohen Wirkungsgrad bei einer konstant niedri- gen Schadstoffemission auf. Insbesondere stellt eine mögli- che Anordnung der zu erwärmenden Fläche bei sämtlichen Be- triebszuständen des Fluidbrenners, also unter Vollast wie auch unter Teillast, in der heißen Zone der-konstanten- Flammen der einzelnen Brennermodule einen optimalen Wir- kungsgrad des Fluidbrenners bei allen Betriebszuständen si- cher, was mit einer erheblichen Energieeinsparung einher- geht. Darüber hinaus ist eine gegenüber dem Stand der Tech- nik erhebliche Verringerung der Höhe des Brennraums mög- lich, welcher mit einem erfindungsgemäßen Fluidbrenner aus- gestattet ist, da die Brennraumhöhe lediglich derart ausge- legt werden muß, daß die heißeste Zone der Flammen der ein- zelnen Brennermodule bei optimaler Flammenform mit der zu erwärmenden Fläche, z. B. eines Wärmetausches, in Kontakt

tritt. Schließlich gewährleistet der modulare Aufbau des erfindungsgemäßen Fluidbrenners eine Anpassung seiner Geo- metrie an praktisch beliebige Heizflächen, indem die ein- zelnen Brennermodule entsprechend der geforderten Brenner- geometrie reihen-, gruppenweise, matrixartig in Reihen und Spalten oder auch höhenmäßig versetzt angeordnet werden können. Somit entfällt die gemäß dem Stand der Technik er- forderliche individuelle Auslegung des Brenners hinsicht- lich seiner Form.

Um für einen einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Fluid- brenners zu sorgen, ist in bevorzugter Ausführung vorgese- hen, daß jedes Brennermodul einen identischen Aufbau be- sitzt und mit einem im wesentlichen konstanten Fluidstrom beaufschlagbar ist. Indes kann selbstverständlich auch vor- gesehen sein, Brennermodule von unterschiedlichem Aufbau miteinander zu kombinieren, wobei auch in diesem Fall vor- gesehen ist, daß einander entsprechende Brennermodule mit einem im wesentlichen konstanten Fluidstrom beaufschlagbar sind, um einen jeweiligen Betrieb der Brennermodule bei ei- nem optimalen Wirkungsgrad bzw. bei konstant niedrigen Schadstoffemissionen zu gewährleisten.

Der Fluidstrom zumindest einiger, insbesondere sämtlicher, Brennermodule ist zweckmäßig gemeinsam einstellbar, um die Brennermodule gemeinsam mit einem für die optimale Flammen- form erforderlichen Strom bzw. Druck des Brennstofffluides zu beaufschlagen.

Die Verbindung bzw. Trennung einzelner oder auch Gruppen von Brennermodulen mit bzw. von der Fluidversorgung ge- schieht vorzugsweise durch Steuerventile, welche den-ins- besondere konstanten-Fluidstrom der jeweiligen Brennermo- dule entweder unterbrechen oder gänzlich freigeben. Dabei kann einerseits jedem Brennermodul jeweils ein Steuerventil

zugeordnet sein, um ein jedes Brennermodul individuell zu- bzw. abschalten zu können. Sofern lediglich eine stufenwei- se Steuerung des Fluidbrenners erforderlich ist, kann auch Gruppen von Brennermodulen jeweils ein Steuerventil zuge- ordnet sein, wobei die Steuerventile in diesem Fall bei- spielsweise in der diesen Brennermodulen gemeinsamen Fluidversorgung angeordnet sein können. Schließlich kann einem jeden Brennermodul ein individuelles Steuerventil zu- geordnet und können in der Fluidversorgung zusätzliche Steuerventile vorgesehen sein, um Gruppen von Brennermodu- len gemeinsam zu-bzw. abschalten zu können.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Brennermodule an einer Trägerstruktur, insbesondere an ei- ner Schiene, lösbar festlegbar sind. Auf diese Weise läßt sich die Geometrie des aus den einzelnen Brennermodulen ge- bildeten Fluidbrenners auf einfache Weise an die jeweils zu erwärmende Fläche, beispielsweise eines Wärmetauschers, an- passen, indem die Brennermodule in der gewünschten Relativ- anordnung zueinander an der Trägerstruktur befestigt wer- den. Dabei können die Brennermodule aus Gründen einer ein- fachen und schnellen Montierbarkeit insbesondere an der Trägerstruktur verrastbar sein.

Während die Brennermodule-einerseits an einer gemeinsamen Trägerstruktur festlegbar sein können, kann andererseits vorgesehen sein, daß jedes Brennermodul an einem separaten Trägerstrukturteil festlegbar ist, wobei die Trägerstruk- turteile in diesem Fall aneinander oder an einer gemeinsa- men Trägerstruktur, insbesondere einer Schiene, festlegbar, sind, wobei wiederum eine lösbare Befestigung, z. B. in Form einer Rastverbindung, von Vorteil sein kann.

Die Fluidversorgung der einzelnen Brennermodule des Fluid- brenners weist bevorzugt wenigstens einen fluiddichten

Schlauch auf, welcher mit einer Druckquelle des Brennstoff- fluides in Verbindung steht. Dabei ist der Schlauch vor- zugsweise in der Trägerstruktur aufgenommen, um beim Ver- binden der Brennermodule mit der Trägerstruktur diese zu- gleich an die Fluidversorgung anschließen zu können.

Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, daß der Schlauch mittels einer als Fluidanschluß dienenden Kanüle mit dem jeweiligen Brennermodul in Verbindung steht. Dabei kann die Kanüle insbesondere an der der Trägerstruktur zugewandten Unterseite eines an der Tragstruktur festlegbaren Halte- teils des jeweiligen Brennermoduls angeordnet sein, so daß beim Festlegen des Brennermoduls bzw. dessen Halteteils an der Trägerstruktur die Kanüle den Schlauch durchsetzt und das Brennermodul somit über die Kanüle mit dem in dem Schlauch geförderten Brennstofffluid in Verbindung steht.

Die Brennermodule selbst sind ihrerseits in bevorzugter Ausführung modulartig aufgebaut. So weisen die Brennermodu- le vorzugsweise ein Gehäuseteil mit wenigstens einer Brenn- stoffdüse auf, wobei das Gehäuseteil insbesondere eine Mehrzahl an Mikrodüsen aufweisen kann, so daß eine große Anzahl sehr kleiner Flammen entsteht, welche aufgrund der hierdurch resultierenden hohen Grenzfläche der Flammen mit der zu erwärmenden Fläche. für einen verbesserten Wärmeüber- gang und somit für einen sehr hohen Wirkungsgrad sorgen.

Das Gehäuseteil kann hierzu beispielsweise eine Mehrzahl von matrixartig in Reihen und Spalten angeordneten Mikrodü- sen mit einem Durchmesser von vorzugsweise bis zu etwa 1 mm, insbesondere zwischen etwa 100 um und etwa 500 um und besonders bevorzugt zwischen etwa 100 um und etwa 300 um, aufweisen. Der Durchmesser der Mikrodüsen bezüglich der Länge des Gehäuseteils ist dabei zweckmäßig so gewählt, daß das Verhältnis von dem Durchmesser der Mikrodüsen zur Länge des Gehäuseteils höchstens 1 : 10 beträgt. Auf diese Weise

wird ein Durchschlagen der Flammen ins Innere des Gehäuses des Brennermoduls zuverlässig verhindert.

In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Brennermodule ein Diffusorteil, insbesondere in Form einer Venturi-Düse, aufweisen, wobei das Diffusorteil insbesonde- re in das Gehäuseteil einsetzbar sein kann. Ein solches Diffusorteil sorgt in seinem Bereich mit verengtem Quer- schnitt für eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstofffluides und somit für Turbulenzen desselben, was insbesondere dann günstig ist, wenn das aus der Fluidver- sorgung geförderte Brennstofffluid mit einem Oxidatorgas, wie Luft, Sauerstoff oder dergleichen, vermischt bzw. ver- wirbelt werden soll. Zu demselben Zweck können die Brenner- module alternativ oder zusätzlich mit einem Verwirbelungse- lement ausgestattet sein, welches beispielsweise zwischen dem Diffusorteil und den Mikrodüsen des Gehäuseteils ange- ordnet sein kann.

Eine bevorzugte Ausführung sieht, vor, daß die Teile der Brennermodule lösbar aneinander festlegbar, beispielsweise aneinander verrastbar, sind, um für eine einfache und schnelle Montage der Brennermodule, insbesondere an ihrem jeweiligen Einsatzort, zu sorgen. Auf diese Weise ist ei- nerseits eine kostengünstige Massenproduktion der einzelnen Teile der Brennermodule, andererseits eine schnelle Montage derselben sowie im Versagensfall ein einfacher Austausch einzelner Teile der Brennermodule möglich.

Eine andere bevorzugte Ausführung sieht vor, daß die Teile der Brennermodule miteinander verklebbar sind, so daß eben- falls eine kostengünstige Massenproduktion und eine einfa- che und schnelle Montage der einzelnen Teile der Brennermo- dule möglich ist, im Versagensfalls jedoch ein Austausch des gesamten Brennermoduls vorgesehen ist.

Zum Zünden des Fluidbrenners kann jedem Brennermodul oder auch Gruppen von Brennermodulen eine Zündeinheit zugeordnet sein, welche zweckmäßig im Bereich der Stirnseite der je- weiligen Brennermodule angeordnet ist, um das aus der/den Brennerdüse (n) austretende Brennstofffluid zu entzünden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Brennermodul eines Fluid- brenners der vorgenannten Art.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Aus- führungsform eines Brennermoduls eines erfindungsgemäßen Fluidbrenners unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungs- beispiels eines Brennermoduls eines erfindungsge- mäßen Fluidbrenners ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Brennermoduls gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung ; Fig. 3 eine Schnittansicht des Brennermoduls entlang der Schnittfläche III-III gemäß Fig. 1 ; Fig. 4 eine Seitenansicht des Brennermoduls in Richtung des Pfeils IV gemäß Fig. 1 ; Fig. 5 eine Seitenansicht des Brennermoduls in Richtung des Pfeils V gemäß Fig. 1 ; Fig. 6 eine Draufsicht auf das Brennermodul von oben in Richtung des Pfeils VI gemäß Fig. 1 ; und

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Brennermodul von unten in Richtung des Pfeils VII gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein einzelnes Brennermodul 1 dargestellt, welches durch reihen-und/oder spaltenweise bzw. gruppen- weise Anordnung mit einer Mehrzahl solcher Brennermodule 1 unter Bildung eines Fluidbrenners (nicht gezeigt) kombi- nierbar ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, umfaßt das Bren- nermodul 1 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gehäu- seteil 2 mit einer Mehrzahl an Brennerdüsen 3 in Form von Mikrodüsen, welche beispielsweise matrixartig in Reihen und Spalten angeordnet sind, so daß das Brennermodul 1 eine Mehrzahl an Flammen mit einer hinsichtlich Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen optimierten, konstanten Flammenform erzeugt, wobei aufgrund der Vielzahl an Flammen eine große Oberfläche und folglich eine große Wärmetauschfläche mit einer zu erwärmenden Fläche, z. B. einem Wärmetauscher (nicht dargestellt), sichergestellt ist. Der Durchmesser der Düsen 3 beträgt beispielsweise zwischen etwa 100 um und 300 um, während die Länge 1 des Gehäuseteils 2 vorzugsweise wenigstens das Zehnfache des Durchmessers der Düsen 3 be- trägt, um ein Zurückschlagen der Flammen ins Innere des Ge- häuseteils 2 zuverlässig. zu verhindern.

Das Brennermodul 1 umfaßt des weiteren ein Trägerstruktur- teil 4 in Form eines Schienenstückes, an welchem das Bren- nermodul 1 auf die weiter unten beschriebene Weise lösbar festgelegt ist. Mehrere der Trägerstrukturteile 4 sind ih- rerseits lösbar aneinander befestigbar, insbesondere ver- rastbar, indem sie z. B. unmittelbar aneinander oder auch an einer gemeinsamen Schiene oder dergleichen (nicht darge- stellt) befestigbar sind. Das Trägerstrukturteil 4, welches beispielsweise aus Metall, wie aus gestanztem Blech, beste-

hen kann, nimmt einen wärmebeständigen, fluiddichten Schlauch 5 einer Fluidversorgung (nicht gezeigt) zur Ver- sorgung des Brennermoduls 1 mit einem Brennstofffluid, z. B. einem Brenngas, auf.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der bei- spielsweise aus einem nachgiebigen Material, z. B. Silikon, gefertigte Schlauch 5 in dem Trägerstrukturteil 4 derart gehalten, daß er einerseits auf dem Boden des Trägerstruk- turteils 4 aufliegt, andererseits in Axialrichtung des Schlauches 5 seitlich von z. B. etwa plattenförmigen Füh- rungsteilen 6 unterstützt ist. An der dem Boden des Träger- strukturteils 4 abgewandten Seite ist das Brennermodul 1 mittels eines Halteteils 7 lösbar an dem Trägerstrukturteil 4 festgelegt, was beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Rastverbindung geschieht. Letztere ist aus Vor- sprüngen 8 am Umfang des Halteteils 7 gebildet, welche in hierzu komplementäre Ausnehmungen 9 in der seitlichen Wan- dung des Trägerstrukturteils 4 in Eingriff bringbar sind.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist das Halteteil 7 an seiner dem in dem Trägerstrukturteil 4 fixierten Schlauch 5 zuge- wandten Seite mit einer Kanüle 10 in Form einer Hohlnadel ausgestattet, welche-nachdem das Halteteil 7 des Brenner- moduls 1 an dem Trägerstrukturteil 4 verrastet worden ist- den Schlauch 5 durchsetzt und somit eine Versorgung der Dü- sen 3 des Gehäuseteils 2 mit dem in dem Schlauch 5 geför- derten Brennstofffluid gewährleistet. An ihrem dem Halte- teil 7 zugewandten Ende ist die Kanüle 10 von einem Ansatz 11 umgeben, welcher in dem in Fig. 3 gezeigten Montagezu- stand gegen den Schlauch 5 andrückt und somit infolge einer konstanten Flächenpressung eine einwandfreie Dichtigkeit garantiert. Dabei wird die Dichtwirkung des Ansatzes 11 durch die seitliche und untere Fixierung des Schlauches 5 mittels des Bodens bzw. den Führungsteilen 6 des Träger-

strukturteils 4 noch unterstützt, indem der Schlauch 5 nicht nach unten oder zur Seite von dem Ansatz 11 weg aus- weichen kann. Ferner sorgt der in dem Schlauch 5 herrschen- de Überdruck von beispielsweise etwa 0,5 bis 1 bar stets für einen Andruck desselben an dem Ansatz 11.

Die Kanüle 10 steht mit einem das Halteteil 7 axial durch- setzenden zentralen Fluidkanal 12 in Verbindung, welcher mit einem Steuerventil 13 ausgestattet ist. Das Steuerven- til 13 dient zum individuellen Verbinden bzw. Trennen des Brennermoduls 1 mit bzw. von dem Schlauch 5 der Fluidver- sorgung, so daß das Modul 1 einzeln ansteuerbar ist. Alter- nativ oder zusätzlich können auch äußere, z. B. am Schlauch 5 der Fluidversorgung angeordnete Steuerventile (nicht ge- zeigt) vorgesehen sein, um einzelne oder Gruppen von Bren- nermodulen 1 zu-bzw. abschalten zu können. Ferner kann das Steuerventil 13 eine Sicherheitsfunktion in Form einer "Not-Aus-Funktion"haben, oder es sind zusätzliche Sicher- heitsventile vorgesehen, welche im Bedarfsfall die Fluid- versorgung eines oder sämtlicher Brennermodule 1 unterbre- chen (nicht gezeigt).

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Brennermo- dul 1 ferner ein in Form einer Venturi-Düse ausgebildetes Diffusorteil 14 auf, welches zwischen dem die Kanüle 10 tragenden Halteteil 7 und den Düsen 3 des Gehäuseteils 2 angeordnet und in diesem Fall in dem Gehäuseteil 2 aufge- nommen bzw. in dieses eingesetzt ist. Das Diffusorteil 14 besitzt einen es axial durchsetzenden, zentralen Kanal 15, dessen Querschnitt sich von dem Halteteil 7 nach oben in Richtung der Düsen 3 nach Art einer Venturi-oder Laval- Düse zunächst verengt und sich sodann wieder verbreitert.

Das Diffusorteil 14 sorgt für eine Beschleunigung des Brennstofffluides, z. B. des Brenngases, im Bereich seines verengten Querschnitts und somit für die Bildung von Turbu-

lenzen, so daß die Düsen 3 im wesentlichen gleichmäßig mit dem Brennstofffluid versorgt werden.

Bei dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbei- spiel ist der dem Halteteil 7 zugewandte, untere Quer- schnitt des zentralen Kanals 15 des Diffusorteils 14 größer als der dem Diffusorteil 14 zugewandte Umfang eines den Fluidkanal 12 aufnehmenden zentralen Abschnittes 16 des Halteteils 7, so daß zwischen diesen ein Ringspalt 17 der Breite b gebildet ist. Der Spalt 17 dient zum Ansaugen von Umgebungsluft, welche in dem zentralen Kanal 15 des Diffu- sorteils 14 mit dem Brenngas vermischt bzw. verwirbelt wird. Um einen Eintritt von Umgebungsluft in den Ringspalt 17 zu ermöglichen, ist ferner das Trägerstrukturteil 4 mit seitlichen Durchbrüchen 18 ausgestattet. Unter den in dem zentralen Kanal 15 des Diffusorteils 14 herrschenden Freistrahlbedingungen vermischt sich das aus der Fluidver- sorgung zugeführte Brenngas mit der durch die Durchbrüche 18 und den Ringspalt 17 angesaugten Umgebungsluft und wird das Brenngas-Luft-Gemisch den Düsen 3 des Gehäuseteils 2 zugeführt. Indes kann das Diffusorteil 7 selbstverständlich auch ohne die Bildung eines Spaltes 17 bündig an das die Kanüle 10 tragende Halteteil 7 anschließen, sofern in der Fluidversorgung bereits ein Brennstofffluid-Luft-bzw. ein Brennstofffluid-Sauerstoff-Gemisch gefördert wird und somit ein Betrieb des Fluidbrenners unter Zudosierung eines Oxi- datorgases nicht erforderlich oder nicht erwünscht ist.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in dem zentralen Kanal 15 des Diffusorteils 14 in dessen oberem, zwischen seinem engsten Querschnitt und den Düsen 3 des Gehäuseteils 2 angeordneten Bereich zusätzlich ein Verwirbelungselement 19 eingebracht, welches z. B. nach Art eines stationären Ro- tors oder Propellers ausgebildet ist und die Verwirbelung bzw. Vermischung des Brenngases mit der Umgebungsluft un-

terstützt. Das Verwirbelungselement 19 kann beispielsweise - wie im übrigen auch das Gehäuseteil 2, das Halteteil 7 und das Diffusorteil 14-aus Keramik, z. B. Zirkonoxid oder dergleichen, durch Spritzgießen gefertigt sein oder auch aus einem beliebigen anderen Material mit einer hinreichen- den Temperaturbeständigkeit bestehen.

Wie in Fig. 3 durch die Strichpunktlinie 20 angedeutet, kann das Trägerstrukturteil 4 ferner in einem Fluidkanal angeordnet sein, um anstelle von Umgebungsluft andere Gase, z. B. Sauerstoff, technische Gase etc., zudosieren zu können und/oder um einen Unterdruck anlegen zu können, um die Dü- sen 3 entgegen der Strömungsrichtung des Brennstofffluides durchspülen und gegebenenfalls auftretende Verstopfungen auf diese Weise einfach und schnell beseitigen zu können.

Alternativ oder zusätzlich können die Durchbrüche 18 und/oder der Ringspalt 17 mit Gasfilterelementen (nicht dargestellt) ausgestattet sein.

Zum Zünden des Brennermoduls 1 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zündeinheit vorgesehen, welche z. B. in Form einer elektrischen Zündeinheit ausgebildet und an der Stirnseite des Brennermoduls 1 im Bereich der Düsen 3 ange- ordnet sein kann. Während jedem Brennermodul 1 eine separa- te Zündeinheit zugeordnet. sein kann, kann im Falle eines im wesentlichen lückenlosen Aufbaus des Fluidbrenners mit meh- reren Brennermodulen 1 auch eine Zündeinheit für Gruppen von Brennermodulen 1 oder für sämtliche Brennermodule 1 vorgesehen sein, wobei eine solche lückenlose Aneinander- reihung von Brennermodulen 1 für eine Durchzündung der Brennermodule 1 sorgt.

Zur Bildung des erfindungsgemäßen Fluidbrenners werden z. B. mehrere Trägerstrukturteile 4 miteinander verbunden, um ei- ne axiale Erstreckung des Fluidbrenners zu erreichen. Al-

ternativ können die Trägerstrukturteile 4 mehrerer Brenner- module 1 auch einstückig ausgebildet sein und auf diese Weise die Trägerstruktur 4 des Fluidbrenners bilden. Durch geeignete Formgebung und/oder Parallelschaltung der Träger- struktur 4 lassen sich beliebige Geometrien des Fluidbren- ners erzeugen, z. B. ebene oder gekrümmte Flächen zur Behei- zung von Rohrquerschnitten. Sodann wird der Schlauch 5 der Fluidversorgung in die Trägerstruktur 4 eingesetzt und wer- den die Halteteile 7 der Brennermodule 1 unter Durchgriff ihrer Kanülen 10 ins Innere des Schlauches 5 an der Träger- struktur 4 verrastet. Mittels der Steuerventile 12 lassen sich die Brennermodule 1 einzeln und/oder in Gruppen mit der Fluidversorgung verbinden bzw. von dieser trennen, wo- bei der Brennstofffluidstrom der Brennermodule 1 derart eingestellt wird, daß die aus den Düsen 3 austretenden Flammen hinsichtlich Wirkungsgrad des Fluidbrenners und Schadstoffemissionen, wie CO-und NOx-Emissionen, opti- miert werden. Dies kann insbesondere durch entsprechende Einstellung des Brennstofffluiddrucks im Schlauch 5 der Fluidversorgung geschehen.

Der erfindungsgemäße Fluidbrenner ist grundsätzlich für großtechnische Zwecke, z. B. zur Beheizung von Wärmetau- schern, Reaktionsbehältern, Heizungsanlagen etc., aber auch für Haushaltsgeräte, z. B.. Durchlauferhitzer, Boiler, Herde oder dergleichen geeignet.

So kann z. B. im Falle eines aus mehreren Brennermodulen 1 gebildeten Fluidbrenners zum Einsatz in einem Herd vorgese- hen sein, daß die Brennerdüsen 3 unterhalb einer als Herd- platte dienenden Wärmestrahlerfläche 21 (Fig. 3) unter Zwi- schenschaltung einer porösen Struktur 22 (Fig. 3) angeord- net sind, wobei die poröse Struktur 22 einerseits als Flam- menraum, andererseits zur seitlichen Abführung der Verbren- nungsgase dient. Zusätzlich können Sensoren (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die zu erwärmenden Bereiche der Wär- mestrahlerfläche 21 zu erfassen und nur die zugehörigen Brennermodule 1 mittels der entsprechenden Steuerventile 13 zu aktivieren.