mit zwei Betriebszuständen

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen Hochtempera ^¬ turbrenner, und insbesondere einen Hochtemperaturbrenner zur Verwendung bei einem Brennerbetriebsverfahren zur NO _x - reduzierten Verbrennung mit einem ersten Start-Betriebszustand und einem zweiten Arbeits-Betriebszustand.

Bei dem oben genannten Verfahren arbeitet der Hochtemperaturbrenner zum Aufheizen eines Ofenraums auf eine Betriebs- bzw. Arbeitstemperatur in einem ersten Start-Betriebszustand. Beim Erreichen einer definierten Umschaltschwelle (Temperatur Ofenraum, Dauer des ersten Betriebszustandes etc.) wird in einen zweiten Betriebszustand, den Arbeits-Betriebszustand umgeschal ^¬ tet, in welchem die NO _x -reduzierte Verbrennung stattfindet.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der

EP 0 343 746 A2 bekannt. Der Brenner arbeitet nicht mit einer Brennkammer, vielmehr werden Verbrennungsluft und Brennstoff di ^¬ rekt in den Ofenraum geleitet, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur in dem Ofenraum. Zum Aufheizen des kalten Ofenraums wird der Brenner in einen ersten Betriebszustand geschaltet, in welchem der Brennstoff über eine erste BrennstoffZuführung vor Eintritt in den Ofenraum der Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei das entstehende Gemisch beabstandet von der Seitenwand des Ofenraums in diesen eingeleitet wird. Bei Überschreiten der Zündtemperatur des Brennstoffes in dem Ofenraum wird der Brenner in einen zweiten Betriebszustand geschaltet, indem die erste BrennstoffZuführung geschlossen wird und eine zweite Brennstoffzuführung geöffnet wird. Die zweite BrennstoffZuführung mündet in einem vorgegebenen Abstand von der VerbrennungsluftZuführung und einem vorgegebenen Abstand von der Wand des Ofenraums in diesem.

Ein oben genanntes Verfahren mit zwei Betriebszuständen ist ferner aus der EP 0 685 683 Bl bekannt. Zum Aufheizen des Ofenraumes wird der Brenner in einen ersten Betriebszustand geschal- tet. In diesem Betriebszustand wird einer Brennkammer über eine erste BrennstoffZuführung, die in der Nähe einer Austrittsöffnung einer Luftzufuhreinrichtung endet, Brennstoff zugeführt. In der Brennkammer wird der Brennstoff mit der zugeführten Verbrennungsluft vermischt und das entstehende Gemisch über eine in der Kammer angeordnete Zündelektrode gezündet, woraufhin es in der Brennkammer verbrennt und einen der Brennkammer zugeordneten Ofenraum aufheizt.

Sobald der Ofenraum über die Zündtemperatur des Brennstoffes aufgeheizt ist, wird der Brenner in einen zweiten Betriebszu ^¬ stand geschaltet, indem die erste BrennstoffZuführung geschlos ^¬ sen wird und eine zweite BrennstoffZuführung geöffnet wird. Die zweite BrennstoffZuführung endet etwa auf der Höhe der Aus ^¬ trittsöffnung der Brennkammer. In dem zweiten Betriebszustand wird der Brennkammer kein Brennstoff mehr zugeführt, so dass der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer im Wesentlichen vollständig unterdrückt wird.

Ferner ist aus der EP 06 754 305.8 ein Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrenners bekannt, bei welchem in einer Kammer ein Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch gebildet und mit Hilfe einer Zündeinrichtung gezündet wird, die Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches in der Kammer für eine erste Zeitspanne aufrechterhalten wird, dann die Brennstoffzu ^¬ fuhr für eine zweite Zeitspanne derart vermindert wird, dass die Verbrennung abbricht und ausgesetzt bleibt, wobei in der zweiten Zeitspanne die Temperatur in der Kammer unter eine erste Soll ^¬ temperatur absinkt, und schließlich, nachdem die Temperatur in der Kammer unter die erste Solltemperatur abgesunken ist, die Brennstoffzufuhr erhöht wird, so dass die Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches aufgrund der erkalteten Kammer erst bei Eintritt in den Ofenraum einsetzt und aufrechterhalten wird .

Bedingt durch die bei diesem Verfahren verwendete Brenneranordnung ist die Einhaltung der oben genannten zweiten Zeitspanne notwendig, da, bedingt durch den Aufbau des bei dem Verfahren verwendeten Brenners, die Temperatur sowohl in der Kammer als auch der Kammerwandung während des ersten Betriebszustandes über die Zündtemperatur des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches an ^¬ steigt, und somit bei Nichteinhaltung der zweiten Zeitspanne kein Übergang in den zweiten Betriebszustand, bei dem die Verbrennung ausschließlich in dem Ofenraum stattfinden soll, möglich ist. Das Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch zündet bei Nichteinhaltung der zweiten Zeitspanne in der Kammer, und eine Verbrennung, die nicht ausschließlich in dem Ofenraum stattfindet, ist hinsichtlich der NO _x -Reduzierung unerwünscht.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hochtemperaturbrenner bereitzustellen, mit welchem ein Brennerbetriebsverfahren durchgeführt werden kann, welches einen Start- Betriebszustand und einen NO _x -reduzierten Arbeits- Betriebszustand umfasst, welcher jedoch das Aussetzen der Verbrennung für eine zweite Zeitspanne zum Unterschreiten einer Solltemperatur in bzw. einer Kammer überflüssig macht.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hochtemperaturbrenner gemäß Patentanspruch 1. Dieser Hochtemperaturbrenner umfasst eine in einen Ofenraum mündende Kammer, eine zur Kammer führende VerbrennungsluftZuführung sowie eine in der Kammer angeordnete Mischeinrichtung, die eine Mehrzahl von Verbrennungsluftdurchgängen aufweist, die auf zumindest zwei Kreisen auf der Mischeinrichtung angeordnet sind. Die

Mischeinrichtung selber schließt die VerbrennungsluftZuführung hin zu der Kammer ab, d.h. über die Mischeinrichtung gelangt die Verbrennungsluft in den Teil der Kammer, in dem die Verbrennung (Start-Betriebszustand) bzw. die Vermischung (Arbeits- Betriebszustand) stattfindet.

Der Mittelpunkt der oben genannten Kreise, auf denen die Verbrennungsluftdurchgänge angeordnet sind, kann mit der Achse der Kammer zusammenfallen oder von dieser versetzt sein. Es ist auch möglich, dass der Mittelpunkt zumindest eines Kreises mit der Kammerachse zusammenfällt, der Mittelpunkt zumindest eines weiteren Kreises aber von der Kammerachse versetzt ist. Auf je ^¬ dem Kreis ist zumindest ein Verbrennungsluftdurchgang angeordnet, wobei diese Anordnung (bei kreiszylindrischer Ausgestaltung der Verbrennungsluftdurchgänge) derart durchgeführt ist, dass der Mittelpunkt eines gegebenen Verbrennungsluftdurchganges auf dem jeweiligen Kreis liegt. Im Rahmen dieser Anmeldung soll die Anordnung von Verbrennungsluftdurchgängen „auf einem Kreis" besagen, dass die Öffnungen der Verbrennungsluftdurchgänge auf dem Kreis angeordnet sind - die Kreise selber sind kein bauliches Merkmal des Brenners.

Aus herstellungstechnischer Sicht ist es bevorzugt, dass ei ^¬ ne Mehrzahl von Verbrennungsluftdurchgängen auf einem Kreis angeordnet ist, wobei es aufgrund der gleichen Überlegung bevor ^¬ zugt ist, dass die Mittelpunkte der Kreise mit der Kammerachse zusammenfallen .

Die Verbrennungsluftdurchgänge erstrecken sich durch die Mischeinrichtung und sind vorzugsweise zylindrisch ausgeführt, und aus produktionstechnischer Sicht ist es insbesondere bevor ^¬ zugt, dass diese kreiszylindrisch ausgeführt sind.

Der Hochtemperaturbrenner umfasst ferner eine BrennstoffZuführung, die in einer Brennstoffaustrittseinrichtung stromab der Mischeinrichtung endet, das heißt die Brennstoffaustrittseinrichtung ist auf der Ofenraumseite der Mischeinrichtung angeordnet. Die Brennstoffaustrittseinrichtung umfasst einen kreiszylindrischen Mantel sowie eine die Brennstoffaustrittseinrichtung abschließende Stirnfläche bzw. Boden, wobei der Mantel eine Mehrzahl von Brennstoffdurchgängen aufweist und der Stirnfläche zumindest ein Brennstoffdurchgang zugeordnet ist, wobei dieser Brennstoffdurchgang direkt in der Stirnfläche angeordnet sein kann oder von dieser beabstandet (siehe unten) angeordnet sein kann .

Die Brennstoffaustrittseinrichtung kann einstückig mit der Mischeinrichtung ausgeführt sein, oder die Brennstoffaus ^¬ trittseinrichtung kann in eine Öffnung in der Mischeinrichtung eingesetzt sein. Die Geometrie der Brennstoffdurchgänge ist ent ^¬ sprechend der Geometrie der Verbrennungsluftdurchgänge ausge ^¬ führt, d.h. eine zylindrische bzw. kreiszylindrische Ausgestal ^¬ tung ist bevorzugt, jedoch sind auch andere Ausführungen (bei ^¬ spielsweise konisch) möglich.

Zur Zündung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches wäh ^¬ rend bzw. in dem Start-Betriebszustand ist in der Kammer eine Zündeinrichtung angeordnet. Die Mischeinrichtung selber, die vorzugsweise aus einem hochtemperaturfesten Material wie beispielsweise Keramik oder einer entsprechenden Stahllegierung ausgeführt ist, ist scheibenförmig ausgebildet und liegt möglichst vollumfänglich an der Kammerwandung an, das heißt zwischen der Mischeinrichtung und der Kammerwandung verbleibt bei dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturbrenner kein Spalt bzw. Ringraum, durch den Verbrennungsluft in die Kammer gelangen könnte.

Die Verbrennungsluftdurchgänge sind ferner derart auf der Mischeinrichtung bzw. den zumindest zwei Kreisen angeordnet, dass ein äußerer Ringraum der Mischeinrichtung frei von Verbren- nungsluftdurchgängen ist. Eine derartige Anordnung der Verbren- nungsluftdurchgänge hat zur Folge, dass in der Nähe der Kammer ^¬ wandung keine Verbrennungsluft in die Kammer selber gelangt.

Die Verbrennungsluftdurchgänge weisen jeweils einen Anstell ^¬ winkel ß _x > 0° zur Kammerachse und einen radialen Drallwinkel _x auf, wobei ein Anstellwinkel ß _a der Verbrennungsluftdurchgänge auf dem äußersten Kreis kleiner als ein Anstellwinkel ßi der Verbrennungsluftdurchgänge auf dem innersten Kreis ist, und wo- bei der Drallwinkel _a der Verbrennungsluftdurchgänge auf dem äußersten Kreis größer als der Drallwinkel ± auf dem innersten Kreis ist und wobei der Drallwinkel auf dem äußersten Kreis zwi ^¬ schen 5° und 60° beträgt.

Die Verbrennungsluftdurchgänge sind ferner derart angeordnet oder bemessen, dass die durch die Verbrennungsluftdurchgänge durchtretende Verbrennungsluftmenge radial nach außen zunimmt, das heißt die durch den Verbrennungsluftdurchgang bzw. die Ver- brennungsluftdurchgänge auf dem innersten Kreis durchtretende Verbrennungsluftmenge ist geringer als die durch den Verbren- nungsluftdurchgang bzw. die Verbrennungsluftdurchgänge auf dem äußersten Kreis durchtretende Verbrennungsluftmenge.

Durch die erfindungsgemäße Kombination der oben vorgesehenen Maßnahmen hinsichtlich der Ausgestaltung der Mischeinrichtung, das heißt der Anordnung und räumlichen Ausführung der Verbren- nungsluftdurchgänge hinsichtlich des Anstellwinkels, des Drall ^¬ winkels sowie der durchtretenden Verbrennungsluftmenge, ist si ^¬ chergestellt, dass der Hochtemperaturbrenner für sowohl den Start-Betriebszustand als auch den Arbeits-Betriebszustand ge ^¬ eignet ist.

Die Verdrallung der Verbrennungsluft sorgt für eine stabile Verbrennung im Start-Betriebszustand des Verbrennungsluft- Brennstoff-Gemisches innerhalb der Kammer, und die Abnahme des Drallwinkels vom äußersten zum innersten Kreis gewährleistet, dass Brennstoff und Verbrennungsluft im inneren der Kammer nicht zu stark vermischt werden. Ferner ist die Verdrallung so gewählt, dass in dem Arbeits-Betriebszustand die Verbrennung nicht in die Kammer gesaugt wird, sondern in einem günstigen Abstand von dem Kammeraustritt im Ofenraum stattfindet.

Eine zu starke Durchmischung des Brennstoffes sowie der Ver ^¬ brennungsluft würde die Zündfähigkeit des entsprechenden Gemi ^¬ sches erhöhen und so dem Arbeits-Betriebszustand, in dem eine Verbrennung lediglich in den Ofenraum gewünscht ist, entgegenwirken. Durch die Ausgestaltung der Verbrennungsluftdurchgänge mit einem vom innersten Kreis zum äußersten Kreis abnehmenden Anstellwinkel, wobei dieser jedoch stets größer als 0° bezogen auf die Kammerachse ist, wird erreicht, dass die Flamme nach in- nen, das heißt zu der Kammerachse und weg von der Kammerwandung, gelenkt wird.

Bildlich gesprochen kann man sich bei Anordnung einer Mehrzahl von Verbrennungsluftdurchgängen auf jedem Kreis vorstellen, dass die Verbrennungsluft beim Durchströmen der Verbrennungs- luftdurchgänge pro Kreis eine Art Kegel erzeugt, wobei der Kegel aufgrund des von außen nach innen größer werdenden Anstellwinkels außen länger und innen kürzer ist.

Indem die die Verbrennungsluftdurchgänge durchtretende Luft ^¬ menge von innen nach außen zunimmt, Brennstoff aber nur in der Nähe der Kammerachse zugeführt wird, wird erreicht, dass das Brennstoff/Verbrennungsluftgemisch von innen nach außen dünner (hinsichtlich des Brennstoffs) wird und „außen" eine nicht zünd ^¬ fähiges Gemisch vorliegt.

Die Kombination der oben genannten Maßnahmen hat zur Folge, dass im Start-Betriebszustand die in der Kammer erzeugte Flamme keinen Kontakt zur Kammerwand hat, wodurch sichergestellt ist, dass die Temperatur der Kammerwand während des Start- Betriebszustandes nicht über die Zündtemperatur des Brenn ^¬ stoff/Verbrennungsluft-Gemisches ansteigt. Aufgrund der Zeitdau ^¬ er des Start-Betriebszustandes ist eine Erwärmung der Kammerwan ^¬ dung über die Zündtemperatur durch die Strahlungswärme der Verbrennung ausgeschlossen.

Der Übergang in den Arbeits-Betriebszustand wird derart durchgeführt, dass die Brennstoffzufuhr kurzzeitig abgestellt wird, so dass die Verbrennung in der Kammer stoppt. Sogleich im Anschluss wir die Brennstoffzufuhr wieder angestellt (wobei na ^¬ türlich die Zündeinrichtung deaktiviert bleibt) und das in der Kammer bereitete Brennstoff/Verbrennungsluftgemisch kann aufgrund der nicht vorhandenen Zündquelle (die Kammerwandung ist zur Zündung nicht heiß genug) nicht in der Kammer zünden, sondern erst bei Eintritt in den Ofenraum, dessen Temperatur in dem Start-Betriebszustand entsprechend eingestellt wurde. Bei dem mit dem erfindungsgemäßen Brenner durchführbaren Verfahren muss also nicht während einer zweiten Zeitspanne darauf gewartet wer ^¬ den, dass in der Kammer Bedingungen herrschen, die eine Zündung des Brennstoff/Verbrennungsluftgemisch unmöglich machen.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochtemperaturbrenners ist der Stirnfläche der Brennstoffaustrittsein- richtung eine Mehrzahl von Brennstoffdurchgängen zugeordnet, welche in der Stirnfläche selber angeordnet sind und diese kön ^¬ nen, sofern sie zylindrisch ausgeführt sind, parallel zur Kammerachse ausgerichtet sein. Um eine bessere Durchmischung des Brennstoffs sowie der Verbrennungsluft in der Nähe der Brenn ^¬ stoffaustrittseinrichtung zu erreichen, ist es jedoch bevorzugt, dass die in der Stirnfläche der Brennstoffaustrittseinrichtung angeordneten Brennstoffdurchgänge einen Anstellwinkel weg von der Kammerachse zwischen 0° und 30° aufweisen. Bei der Anordnung der Brennstoffdurchgänge in der Brennstoffaustrittseinrichtung ist es ferner bevorzugt, dass die Brennstoffdurchgänge derart auf bzw. in der Stirnfläche und Mantelfläche der Brennstoffaus ^¬ trittseinrichtung angeordnet sind bzw. verteilt sind, dass mehr als 60% des die Gasdurchgänge durchtretenden Brennstoffs über die Stirnfläche austritt. Der durch die Brennstoffdurchgänge in der Stirnfläche austretende Brennstoff reagiert konstruktionsbe- dingt bevorzugt mit der Verbrennungsluft, die durch die auf dem äußersten Kreis angeordneten Verbrennungsluftdurchgänge aus ^¬ tritt, und durch die entsprechende Anordnung bzw. Verteilung der Brennstoffdurchgänge wird die Reaktion in der Nähe der Achse, also entfernt von der Kammerwand, gefördert.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das insbesondere für sehr reaktive Brennstoffe (mit beispielsweise einem hohen Wasserstoffanteil ) geeignet ist, umfasst die Brennstoffaus- trittseinrichtung eine zur Kammerachse achsparallele, sich in die Kammer erstreckende Brennstofflanze, die den Brennstoff ^¬ durchgang am Lanzenende aufweist. Über diese Lanze werden zumin ^¬ dest 50% des Brennstoffes in die Kammer geleitet. Indem der achsparallele Eintritt des Brennstoffes auf einen Brennstoff ^¬ durchgang am Ende der Brennstofflanze konzentriert wird, kann auch die Verbrennung in der Nähe der Achse konzentriert werden. Es wird also verstärkt dafür gesorgt, dass die Verbrennung beab ^¬ standet von der Kammerwand stattfindet und so eine zu starke Er ^¬ hitzung dieser unterbleibt.

Der Hochtemperaturbrenner selber ist beim Anfahren und Ausschalten hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die zudem innerhalb eines kurzen Zeitraumes auftreten, so dass insbesondere das Material der Mischeinrichtung sowie der Brennstoffaus- trittseinrichtung und der Kammer hohen thermischen Anforderungen ausgesetzt ist. Hinsichtlich der Brennstoffaustrittseinrichtung hat sich gezeigt, dass es bevorzugt ist, dass die Stirnfläche zur Mantelfläche abgeschrägt ist, da durch diese Ausgestaltung der Brennstoffaustrittseinrichtung Spannungen beim Erhitzen und Abkühlen der Brennstoffaustrittseinrichtung besser abgeleitet werden .

Die Verbrennungsluftdurchgänge sind auf einer Mehrzahl von Kreisen auf der Mischeinrichtung angeordnet, wobei der Mittelpunkt der Kreise mit der Kammerachse zusammenfallen oder von dieser versetzt sein kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsordnung sind die Verbrennungsluftdurchgänge auf drei Kreisen auf der Mischeinrichtung angeordnet, wobei der Anstellwinkel vom äu ^¬ ßersten Kreis zum innersten Kreis zunimmt und der radiale Drall ^¬ winkel vom äußersten Kreis zum innersten Kreis abnimmt. Eine derartige Anordnung der Verbrennungsluftdurchgänge auf drei Kreisen hat zum einen den Vorteil, dass eine entsprechende

Mischeinrichtung recht einfach zu fertigen ist. Zum anderen gewährleistet eine derartige Anordnung eine sehr gleichmäßige Ver ^¬ teilung der Verbrennungsluft in der Kammer, was wiederrum eine sehr gleichmäßige Vermischung von Brennstoff und Verbrennungs ^¬ luft bedingt. Eine solche gleichmäßige Vermischung gewährleistet eine entsprechend gleichmäßige Verbrennung im Startzustand - bei unzureichender Vermischung auftretende „lokale Explosionen", die die Verbrennung zur Kammerwandung drängen können, unterbleiben.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsluftdurchgänge derart angeordnet oder bemessen sind, dass mehr als 75% der Ver- brennungsluftmenge beim äußersten Kreis und weniger als 25% der Verbrennungsluftmenge am innersten Kreis die Mischeinrichtung durchtreten, wobei eine derartige Verteilung der durchtretenden Luftmenge durch die Größe und/oder die Anzahl der Verbrennungs ^¬ luftdurchgänge erreicht werden kann. Bei einer derartigen Anord ^¬ nung der Verbrennungsluftdurchgänge auf der Mischeinrichtung er ^¬ hält man eine hinreichend stabile Flamme im Start- Betriebszustand und ferner wird unterstützt, dass in diesem Zu ^¬ stand die Verbrennung nicht an die Kammerwand gelangt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite des Ringraums 20-40% der mittleren Öffnungsweite der Ver- brennungsluftdurchgänge auf dem äußersten Kreis, wobei die mitt ^¬ lere Öffnungsweite bei einer kreiszylindrischen Ausführung der Verbrennungsluftdurchgänge dem Durchmesser entspricht. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Bemessung des Kreis ^¬ raums eine ideale Verfahrensführung sowohl im Start- Betriebszustand als auch im Arbeits-Betriebszustand gewährleis ^¬ tet .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei :

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hochtemperaturbrenners zeigt ; Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hochtemperaturbrenners zeigt ;

Figuren 3a und 3b eine Draufsicht bzw. eine Ansicht von schräg oben der Mischeinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zeigen;

Figuren 4a - 4c Schnittansichten durch die in Figuren 3a und 3b gezeigte Mischeinrichtung zeigen; und

Figur 5 eine schematische Ansicht einer Mischeinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Veranschaulichung der Anstellwinkel zeigt.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs ^¬ gemäßen Hochtemperaturbrenners. Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, in welches eine Brennstoffleitung 3a sowie eine Verbrennungsluftleitung 2a münden. Die Brennstoffleitung 3a geht in dem Gehäuse 1 in eine BrennstoffZuführung 3 über, und die Verbrennungsluftleitung 2a geht in eine VerbrennungsluftZuführung 2 über. An das Gehäuse schließt sich in Längsrichtung eine Kammer 4 aus einem hochhitzebeständigen Material an, in welcher die BrennstoffZuführung 3 sowie die VerbrennungsluftZuführung 2 münden. Beispielsweise ist die Kammer aus keramischen Materialien oder Metalllegierungen gefertigt.

Die Kammer 4 mündet über einen Auslass 5 in einem Ofenraum 6 oder einem (nicht gezeigten) in dem Ofenraum 6 angeordneten Strahlrohr eines Industriebrenners. Der Auslass 5 ist durch eine Einschnürung der Kammer 4 in der Nähe der Mündung der Kammer 4 in den Ofenraum 6 gebildet und ist vorzugsweise zu der Achse der Kammer 4 rotationssymmetrisch. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Hochtemperaturbrenners nimmt der Quer ^¬ schnitt der Kammer bis zu der Einschnürung bei dem Auslass 5 geringfügig ab. Der Querschnitt der Kammer kann jedoch auch über deren gesamte Länge bis hin zu der Einschnürung konstant sein.

Die BrennstoffZuführung 3 endet bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Brennstoffaustrittsein- richtung 9, die stromab der Mischeinrichtung 10 angeordnet ist. Die Brennstoffaustrittseinrichtung 9 ist einstückig mit der Mischeinrichtung 10 ausgebildet, bei anderen Ausführungsbeispie- len kann die Brennstoffaustrittseinrichtung in eine Öffnung in der Mischeinrichtung 10 eingesetzt sein, d.h. die Mischeinrichtung und die Brennstoffaustrittseinrichtung sind dann separate Bauteile des Brenners. Die Brennstoffaustrittseinrichtung 9 um- fasst einen kreiszylindrischen Mantel sowie eine die Brennstoff ^¬ austrittseinrichtung zur Kammer abschließende Stirnfläche, wobei der Mantel und die Stirnfläche eine Mehrzahl von Brennstoff ^¬ durchgängen 9a, 9b aufweisen.

Die VerbrennungsluftZuführung 2 mündet bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in die Kammer 4, und in der Kammer 4 ist ei ^¬ ne Mischeinrichtung 10 angeordnet, wobei die Mischeinrichtung 10 die VerbrennungsluftZuführung 2 zur Kammer hin abschließt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Mischeinrichtung 10 von dem Übergang Verbrennungsluftzuführung/Kammer beabstandet, d.h. die Kammer selber dient stromauf der Mischeinrichtung noch als Luftzuführung . Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Mischeinrichtung 10 aber auch direkt an dem Ende der Verbrennungsluftzuführung 2 angeordnet sein. Wichtig ist lediglich, dass die Mischeinrichtung die Verbrennungsluftzuführung 2 zu der eigentlichen Kammer 4 hin abschließt.

Die Mischeinrichtung 10 selber ist scheibenförmig ausgebildet und liegt weitgehend vollumfänglich an der Wand der Kammer 4 an, d.h. es ist kein bzw. nur ein unbedeutender Verbrennungsluftdurchtritt bei dem Außenumfang der Mischeinrichtung möglich. Völlig vermeiden lässt sich ein gewisser Luftdurchtritt zwischen Mischeinrichtung und Kammerwand jedoch nicht, da aufgrund pro ^¬ duktionstechnischer Vorgaben der Außendurchmesser der Mischeinrichtung stets minimal geringer als der Innendurchmesser der Kammerwandung ist, da ansonsten die Mischeinrichtung nicht in die Brennkammer einführbar wäre (das Verhältnis von Spaltbreite / Durchmesser Mischeinrichtung ist stets kleiner 0,5%) .

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin ^¬ dungsgemäßen Hochtemperaturbrenners, wobei dieses gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich im Bereich der Brennstoff- austrittseinrichtung 9 abgewandelt ist. Die Brennstoffaus ^¬ trittseinrichtung umfasst eine zur Kammerachse parallel ausge ^¬ führte Brennstofflanze 9c, die bei ihrem Lanzenende den Brenn- stoffdurchgang 9b aufweist. Durch die Verwendung der Brennstofflanze wird der der Stirnfläche zugeordnete Brennstoffdurchgang also von der Stirnfläche weg weiter in die Kammer verlagert, d.h. der Brennstoffdurchgang befindet sich nicht mehr direkt in der Stirnfläche, sondern ist von dieser beabstandet.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Stirnfläche der Brennstoffaustrittseinrichtung eine Mehrzahl von Brennstoffdurchgängen 9b zugeordnet ist, ist der Stirnfläche bei diesem Ausführungsbeispiel also lediglich ein Brennstoff- durchgang 9b zugeordnet.

Über die Brennstofflanze 9c werden zumindest 50% des Brenn ^¬ stoffes in die Kammer 4 geleitet. Indem der achsparallele Ein ^¬ tritt des Brennstoffes auf einen Brennstoffdurchgang 9b am Ende der Brennstofflanze 9c konzentriert wird, kann auch die Verbren- nung in der Nähe der Achse konzentriert werden. Es wird also verstärkt dafür gesorgt, dass die Verbrennung beabstandet von der Kammerwand stattfindet und so eine zu starke Erhitzung die ^¬ ser unterbleibt.

Die Mischeinrichtung 10, und insbesondere die Anordnung der Verbrennungsluftdurchgänge auf bzw. in der Mischeinrichtung, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 3a, 3b, 4a, 4b, 4c und 5 beschrieben, wobei die Figuren 3a und 3b eine

Draufsicht bzw. eine Ansicht von schräg oben der Mischeinrich ^¬ tung des ersten Ausführungsbeispiels zeigen.

Wie den beiden Figuren 3a und 3b zu entnehmen ist, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Verbrennungsluftdurchgänge 21, 22, 23 auf drei (lediglich in Figur 2a dargestellten) Kreisen a, b, c angeordnet, wobei die Anzahl und die Abmessung der Verbrennungsluftdurchgänge 21, 22, 23 vom innersten Kreis a über den mittleren Kreis b hin zu dem äußersten Kreis c zunimmt. Der Drallwinkel der Verbrennungsluftdurchgänge nimmt von dem äu ^¬ ßersten Kreis c hin zu dem innersten Kreis a ab (oii > a.2 > 03) , wobei der Drallwinkel c<3 der Verbrennungsluftdurchgänge 21 auf dem innersten Kreis c 0° beträgt (siehe insbesondere Figuren 4a - 4c) . Die Anstellwinkel ßi, ß2, ß3 der Verbrennungsluftdurchgän ^¬ ge 21, 22, 23 nimmt von dem äußersten Kreis c über den Anstellwinkel der Verbrennungsluftdurchgänge 22 auf dem mittleren Kreis b hin zu dem Anstellwinkel der Verbrennungsluftdurchgänge 21 auf dem innersten Kreis a hin zu (ßi < ß2 < 3) (siehe dazu insbeson ^¬ dere Figur 5) , wobei der Anstellwinkel ßi auch auf dem äußersten Kreis c größer 0° ist, um eine Lenkung der Flamme in dem Start- Betriebszustand in das Innere der Kammer 4 zu gewährleisten.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbrennungs ^¬ luftdurchgänge 21, 22, 23 derart auf der Mischeinrichtung ange ^¬ ordnet, dass die die Mischeinrichtung 10 durchtretende Verbren ^¬ nungsluftmenge radial nach außen zunimmt, wobei dies im vorlie- genden Fall dadurch erreicht wird, dass zum einen von innen nach außen mehr Verbrennungsluftdurchgänge pro Kreis a, b, c und zum anderen von innen nach außen größere werdende Verbrennungsluft ^¬ durchgänge pro Kreis vorgesehen sind. Bei anderen Ausführungs ^¬ beispielen kann dies auch nur über die Anzahl der Verbrennungs- luftöffnungen pro Kreis oder lediglich die Veränderung der Abmessung erreicht werden.

Bei dem in den Figuren 3a, 3b, 4a, 4b, 4c und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Brennstoffaustritteinrichtung 9 einstückig mit der Mischeinrichtung 10 ausgeführt und umfasst einen kreiszylindrischen Mantel sowie eine Stirnfläche, die die Brennstoffaustrittseinrichtung 9 hin zur Kammer 4 abschließt. Die Stirnfläche ist zum Mantel abgeschrägt, und dadurch erhält der stromab der dem Ofenraum 6 zugewandten Fläche der Mischeinrichtung angeordnete Teil der Brennstoffaustrittseinrichtung ei- ne topfförmige Gestalt. In der Mantelfläche und der Stirnfläche der Brennstoffaustrittseinrichtung 9 sind eine Mehrzahl von Brennstoffdurchgängen 9a, 9b angeordnet, wobei die in dem Mantel angeordnete Brennstoffdurchgänge 9a kreiszylindrisch und paral ^¬ lel zur Oberfläche der Mischeinrichtung geführt sind, und die in der Stirnfläche der Brennstoffaustrittseinrichtung angeordneten Brennstoffdurchgänge 9b ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildete sind und einen Anstellwinkel weg von der Kammer aufweisen (> 0° < 30°) .

Die Mischeinrichtung 10 umfasst ferner zwei kreisförmige Öffnungen 30, 40, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen für die Aufnahme einer (nicht gezeigten) Zündeinrichtung 12 und einer (ebenfalls nicht gezeigten) Flammüberwachungseinrichtung vorgesehen sind.

Die Figuren 4a - 4c veranschaulichen die Drallwinkel der auf den Kreisen a, b, c angeordneten Verbrennungsluftdurchgänge, wo ^¬ bei Figur 4a eine Schnittansicht von Figur 3a entlang Bl - Bl, Figur 4b eine Schnittansicht von Figur 3a entlang B2 - B2 und Figur 4c eine Schnittansicht von Figur 3a entlang B3 - B3 wie ^¬ dergibt. Wie den Figuren 4a - 4c zu entnehmen ist, nimmt der Drallwinkel der Verbrennungsluftdurchgänge von dem innersten Kreis a hin zum äußersten Kreis c ab, wobei der Drallwinkel der Verbrennungsluftdurchgangsöffnungen auf dem innersten Ring 0° in Bezug auf die Kammerachse beträgt.

Figur 5 ist eine schematische Schnittansicht durch eine Mischeinrichtung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei welchem die Verbrennungsluftdurchgänge anders auf bzw. in der Mischeinrichtung angeordnet sind. Zwar sind die Verbrennungs ^¬ luftdurchgänge ebenfalls auf drei Kreisen angeordnet, jedoch sind die Verbrennungsluftöffnungen benachbarter Kreise nicht versetzt zueinander angeordnet, sondern auf einer Geraden von dem Mittelpunkt aus, also radial. Bei dem in Figur 5 dargestell ^¬ ten Ausführungsbeispiel ist noch einmal die Abnahme des Anstell ^¬ winkels ß _x vom äußersten Kreis zum innersten Kreis gezeigt, wo ^¬ bei bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Anstellwinkel ß ₃ der Verbrennungsluftdurchgänge 21 auf dem innersten Kreis größer als der Anstellwinkel ß2 der Verbrennungsluftdurchgänge 22 auf dem mittleren Kreis ist, welcher wiederrum größer als der Anstellwinkel ßi der Verbrennungsluftdurchgänge 23 auf dem äußers ^¬ ten Kreis ist.

Bei der in Figur 5 dargestellten Mischeinrichtung 10 ist diese einstückig mit der Brennstoffaustrittseinrichtung 9 ausgebildet, und die sowohl die Mantelfläche also auch die Stirnflä ^¬ che der Brennstoffaustrittseinrichtung 9 umfassen eine Mehrzahl von Brennstoffdurchgängen 9a, 9b, wobei die in der Stirnfläche angeordneten Brennstoffdurchgänge 9b einen Anstellwinkel weg von der Kammerachse aufweisen. Dies bewirkt, dass der austretende Brennstoff eher, sprich näher an der Stirnfläche und damit näher an der dem Ofenraum zugewandten Oberfläche der Mischeinrichtung 10 mit der Verbrennungsluft in Kontakt kommen, was für eine ho ^¬ mogenere Durchmischung Brennstoff/Verbrennungsluft sorgt, da sich der Brennstoff in einem größeren Volumen verteilt.

Details der bei dem in den Figuren 3a, 3b und 4a - 4c ge ^¬ zeigten Ausführungsbeispiel verwendeten Mischeinrichtung 10 sin> in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:

Innerer Kreis Mittlerer Kreis Äußerer Kreis (a) (b) (c)

Verbrennungsluftdurchgänge 6 10 12

Durchmesser Durchgang / mm 5 7 13

Drallwinkel / ° 0 25 45

Anstellwinkel ß / ° 20 15 10

Kreis / Aussendurchmesser

0,45 0,65 0,82 Mischeinrichtung

Teilkreis / mm 55 80 98