EP1523641B1 - Porenbrenner sowie gargerät, enthaltend mindestens einen porenbrenner - Google Patents

Porenbrenner sowie gargerät, enthaltend mindestens einen porenbrenner Download PDF

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EP1523641B1
EP1523641B1 EP03787723A EP03787723A EP1523641B1 EP 1523641 B1 EP1523641 B1 EP 1523641B1 EP 03787723 A EP03787723 A EP 03787723A EP 03787723 A EP03787723 A EP 03787723A EP 1523641 B1 EP1523641 B1 EP 1523641B1
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EP
European Patent Office
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burner
gas
porous burner
porous
pore
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EP03787723A
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EP1523641A1 (de
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Karlheinz Berstecher
Franz Koch
Manfred Lichtenstern
Rainer Otminghaus
Stefan Rusche
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Rational AG
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    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/08—Arrangement or mounting of burners
    • F24C3/085—Arrangement or mounting of burners on ranges
    • F24C3/087—Arrangement or mounting of burners on ranges in baking ovens
    • 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 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
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    • F23D2203/10—Flame diffusing means
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    • F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
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    • 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
    • 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
    • F23D2900/00019—Outlet manufactured from knitted fibres

Definitions

  • the present invention relates to a pore burner, in particular for cooking appliances, according to the preamble of claim 1, as well as a cooking appliance, containing at least one pore burner. Furthermore, the invention relates to a pore burner system and the use of pore burners and pore burner systems for heat and / or steam generation in cooking appliances and heaters, and finally this cooking and heating equipment.
  • Pore burners are well known to those skilled in the art. This is generally a burner with a given combustion chamber volume with spatially contiguous cavities, over which or in which a defined flame zone is formed. Embodiments of known pore burners are described, for example, in US Pat. No. 5,522,723, WO 95/01532, DE 199 39 951 A1 and DE 199 04 921 C2. With the help of pore burners, for example, the size of industrial as well as domestic steam or hot water boilers can be reduced because the heat energy is released both by radiation and by heat conduction, whereby the convective portion of the heat transfer decreases.
  • DE 199 04 921 C2 describes a housing container which, in addition to a radiation heat exchanger and a convection heat exchanger, also comprises a porous burner which is suitable for heating liquids.
  • DE 198 04 267 A1 there is a equipped with a pore burner large water boiler for the production of water vapor and / or hot water.
  • Packings according to DE 199 39 951 A1 accordingly have at least two zones of bulk material with different pore sizes.
  • WO 95/01532 also addresses the problem of producing a stable flame at low temperature and low pollutant emission. This document can be seen to change the porosity of the pore burner along the combustion chamber such that the pore size increases in the direction of flow of the gas / air mixture from the inlet to the outlet.
  • the porous material of the pore burner used is again obtained via bulk material, for example in the form of loosely layered grains, which are solidified in a sintering process.
  • basic embodiments of pore burner technology are described in EP 0 840 061 A1 and in DE-OS 2 211 297.
  • the reactions underlying the flame formation between the fuel gas and the oxidizing agent regularly or predominantly take place within the porous matrix. Accordingly, the hot reaction products flow out of the combustion cavities without flame formation.
  • This procedure entails that the flames are cooled by the burner material, which helps prevent further flame propagation and flashback.
  • the burner masses and the burner loads are very small, it may still come to a flashback. This is the case regularly, for example, when high temperatures are present even in the combustion chamber in compact heaters due to high ambient temperatures. A flashback can then often only reach a sufficient flame cooling. However, this requires a large mass with high heat capacity and good thermal conductivity.
  • the pore burner devices described further has in common that an optimized gas homogenization and gas distribution over the burner surface and a sufficient Flame stability and shape stability of the surface regularly succeed only on the use of multiple components of different geometries and / or materials.
  • Suitable flat flame burners based on pore burners are hitherto known only in the form of sintered disks, for example as flat-flame burners of the so-called "Kaskan type” (according to WE Kaskan, "The dependence of flame temperature on mass burning velocity", 6 th Symp on Combustion, The Williams & Wilkins Company, Baltimore, 1956, pages 134-143).
  • the Dutch patent NL 103 250 C2 discloses a pore burner with a housing which has an inlet for a gas / air mixture as a fuel.
  • the pore burner housing is made of sintered metal powder in the form of a porous molding. This shaped body is composed of several rectangular combustion chamber elements, which are held together by two elongated, opposite fastening strips.
  • a high degree of flame stability, the prevention of flashback and the guarantee of a uniform and constant flame front in a flat flame burner can be regularly obtained only with a porous material of high homogeneity, otherwise a generally uneven flow profile results.
  • a porous matrix with sufficiently high homogeneity can usually only be realized up to a predetermined component size. For larger sized burner systems are therefore regularly compromise on a uniform flow profile and the associated properties to take into account.
  • pore burners are also often characterized by the fact that when using fully premixed gas / air mixtures can be implemented very different compositions and very variable flow rates at low surface load. In particular, when a homogeneous gas mixture is used, one obtains very low exhaust emissions.
  • ignition by spark ignition often fails. Even with the spark ignition under the previously described conditions, the energy introduced by the spark due to the desired stabilization of the reaction zone in the vicinity of the porous material is often sufficient only for a local ignition of the gas mixture. Released heat of reaction is absorbed by the surrounding material, whereby the gas mixture in the ignition zone is deprived of energy and the chain branching reactions required for flame formation are prevented.
  • the present invention was thus based on the object of making pore burners accessible in particular for cooking appliances or further developing the generic pore burners such that they are no longer subject to the disadvantages of generic pore burners and, in particular, a high degree of flame stability and homogeneity, in particular also Design as surface burner or flat flame burner. Accordingly, the present invention further has the object of further developing generic cooking devices such that they can be eco-efficiently and constantly heated with a high energy efficiency with the lowest possible operating costs. Finally, the present invention has the object to provide a pore burner available that ensures reliable, improved ignition regardless of the energy content of the fuel mixture or the condition of the pore burner and helps to avoid delayed ignition.
  • the outlet, the pore burner according to the invention optionally also without a defined, large-area outlet, z. B. at one end of the housing.
  • the pore burner according to the invention regularly has at least one inlet for a gas / air mixture as fuel.
  • the pore burner or the housing of the porous burner may have at least one further inlet for air and / or a further inlet for gas.
  • separately supplied air as secondary air or used for cooling components of the pore burner.
  • so-called fully premixing burner systems are used.
  • the pore burner according to the invention may e.g. be used for heat and / or steam generation in cooking appliances, in particular gas-fired cooking appliances, as well as also in heaters such as boilers or gas heaters, e.g. in building services, especially when using cylindrical combustion chambers.
  • Porous burners according to the invention which are used in cooking appliances may be partially pre-mixing and, in particular, fully premixed pore burners.
  • the burner may be e.g. represent a, in particular cylindrical, tube, which is preferably closed at its end. Has proven particularly well the attachment of distributed on the circumference of the tube present gas outlet openings.
  • the shaped body is essentially a hollow body, in particular a hollow cylinder.
  • Suitable hollow bodies may further have any geometric shapes, e.g. represent in cross section an ellipse, a triangle, a square, a rectangle or any polygon.
  • Suitable hollow bodies can also completely dispense with a defined, large-area outlet opening and, e.g. be designed as an ellipse, sphere or cylinder with only at least one defined opening for the inlet of the gas / air mixture.
  • the use of hollow bodies makes it possible in a simple manner to create the largest possible surface area for a uniform flame front.
  • the shaped body comprises at least one holding and fastening element in the form of a thread. Since mounting and fastening elements already in the dimensionally stable shaped body, for. B. are integrated from pressed metal wire knit, the manufacturing cost of the pore burner according to the invention can be reduced. Even a production for mass production is much easier to implement.
  • pore burners comprising at least two, at least partially positively fitting abutting moldings, which are in particular partially, preferably joined together to form a groove.
  • abutting moldings which are in particular partially, preferably joined together to form a groove.
  • Two or more joined moldings can form a stable connection via a phase or a groove. It is particularly advantageous if the adjacent moldings, for example via groove / spring structures, flush and firmly connected to each other or can be plugged into each other, without the need for additional fasteners.
  • the dimensionally stable shaped bodies in particular hollow bodies, are formed at their respective end regions or top surfaces such that they correspond in shape with one another, so that, for example, the front region of a shaped body fits as precisely as possible into the rear region of a further shaped body, in particular of such an identical type, inserts.
  • the pore burner according to the invention as such can be converted into a stable form or in a stable form, which is designed such that two or more such pore burners can be connected together.
  • adjacent pore burner segments to be joined together are configured at their sections to be coupled in such a way that they can be placed on top of one another without the need for further fastening means.
  • the open end portion of a pore burner segment be provided with at least one groove which can be accurately connected to a provided with at least one spring end portion of an adjacent pore burner segment.
  • the dimensional stability of the pore burners used is already achieved during their production via the sintering of metal powder and the pressing of metal wire knits, without the need for further mechanical support elements.
  • the end piece of this combined pore burner preferably has a closure, e.g. in the form of porous burner material, so that the pore burner has no outlet opening.
  • a one-piece pore burner as well as a pore burner segment may e.g. be configured both cylindrical and conical. The same applies to a pore burner formed from several pore burner segments.
  • the pore burner preferably tapers in the direction of the end thereof.
  • the material densities of at least two adjoining moldings substantially match.
  • the material density in the region of the joint of two mutually joined moldings substantially corresponds to the material density of at least one of these moldings.
  • the surface of the shaped body has at least one irregularity, in particular at least one indentation and / or elevation, which deviates from the base surface of the shaped body.
  • Indentations and / or elevations ie irregularities in the surface of the shaped body is regularly prevented from forming a substantially two-dimensional reaction zone.
  • the surface of dimensionally stable, in particular pressed, metal wire knits is generally sufficiently irregular in order to suppress the described resonance phenomena, but of course may also have different strengths.
  • an embodiment provides that the wall thickness of a shaped body varies and in particular has at least two different thicknesses. Accordingly, in this embodiment, the wall thickness of a hollow body is not constant within it.
  • Preferred pore burners in the context of the present invention are flat flame burners.
  • Particularly preferred pore burners are characterized in that the molding has at least in regions, in particular in the region of a metal wire knitted fabric, a pressed density in the range of about 2.5 to about 5 g / cm 3 , in particular from about 2.8 to about 4.5 g / cm 3 .
  • Lower densities generally require lower fan powers because of lower pressure drops, whereas with higher densities more uniform reaction zones can be achieved.
  • the wire diameter of the metal wire knitted fabric is in the range from about 0.1 to about 0.4 mm, in particular from about 0.16 to about 0.28 mm.
  • the porosity of the pore burners based on pressed wire knits according to the invention can also be determined by the wire gauge, i. affect the wire diameter, and / or the number of pressed wires in the fabric. For example, if the wire mesh only consists of a relatively thick wire, the pore burner generally has relatively large pores with a substantially matching pore size. If one uses, for example, against Three wires with smaller diameters, one receives in general for the same Preß Why pores of different sizes, but which is usually on average below the previously described embodiment.
  • the metal wire knit is present axially or radially wound before pressing.
  • pore burners according to the present invention are preferred, with which surface loads in the range of 20 to 300 W / cm 2 , in particular from 30 to 260 W / cm 2 , accessible. Accordingly, in the pore burners of the present invention, even at 200 W / cm 2 and more, the flame does not decrease.
  • the maximum surface load is often not limited by the wire mesh, but by the flow rate of the air and / or gas supply.
  • the surface load lower limit is regularly formed by extinguishing the flame as a result of high heat conduction by the application to the metallic surface.
  • the pore burner according to the invention allows a very wide range of possible operating states between the flame extinguishing on the one hand and the Flammenabriol other hand, and thus a power modulation range of 1: 5 and more.
  • the metal powder and / or the metal wire mesh comprise or comprise at least one metal and / or metal alloy which forms an oxide layer, in particular a metal alloy containing chromium and / or aluminum.
  • Suitable metals and metal alloys for the metal powders to be sintered and in particular for the wire knits are preferably heat-resistant materials, for example heat-resistant steels. These include z. High alloy steels such as low-carbon austenitic chromium, nickel and manganese steels. As an example, reference is made to the heat-resistant steel 1.4828 (X15 CrNiSi 20-12).
  • metals or metal alloys which can form an oxide layer on their surface, whereby the shaped body can be provided with a protective layer.
  • Particularly suitable metal alloys have aluminum or / and chrome components or are composed of these metals.
  • a suitable material provides z. Example, the alloy with the material number 1.4767 (CrAl 20 5) and the alloys with the material number 1.47675 represents.
  • a pore burner which has at least one distributor device for targeted alignment of a portion of the gas and / or air stream and / or the gas / air mixture stream, the at least partially so arranged in the hollow body of the pore burner and / or ausformbar is that a part of the air and / or gas stream or the gas / air mixture stream can be distributed in such a way that the inner wall of the hollow body, in particular in the region of the distributor undergoes an inhomogeneous pressure distribution.
  • the apparatus of the invention succeeds in diverting a portion of the gas / air mixture stream selectively to a region of the inner wall of the pore burner hollow body. This selected area on the inner wall, the gas / air mixture is supplied with a greater pressure than surrounding areas of the hollow body.
  • the distribution device is a guide plate.
  • the distribution device comprises essentially metallic and / or ceramic materials and is made for example of stainless steel.
  • the distribution device may e.g. in the form of a plate or a three-dimensional structure, z. As a wedge, at least partially present in the hollow body, as long as it is ensured that the entering into the hollow body gas is proportionately deflected to a region of the inner wall of the hollow body.
  • the distributor may be e.g. around an oblique, i. act at an angle in the hollow body protruding, arbitrarily shaped deflection or deflection.
  • the distribution device in particular the baffle, not only have a flat deflection or deflection, but be arbitrarily shaped, provided that the attachment and / or shape of the distribution device allows a partial deflection, as shown above, of the incoming fuel gas.
  • the distributor or the baffle may have a round, oval or angular cross-section.
  • the cross-sectional shape of the distributing device can always be readily adapted to the cross-sectional shape of the porous burner hollow body.
  • the distribution device or the baffle may be kinked, annular, stepped or bent configured.
  • the distributor or the baffle has at least one passage or an opening.
  • the size of the passages in the distribution device in particular during pore burner operation, can be varied. In this way it is possible, for example, to respond immediately to changes in the composition of the fuel mixture to ensure a continuous, consistent flame formation over the entire pore burner.
  • the pore burners according to the invention can furthermore have at least one burner tube for air and / or gas, which can be connected to an inlet of the pore burner.
  • This burner tube is generally part of the supply line.
  • the distribution device may be present in sections in the hollow body as well as in the burner tube or may be present or mounted completely in the same.
  • the distribution device is at least partially attachable to the burner tube and / or the hollow body. In general, it is sufficient if the distributor is attached via one or two welds on the inside of the burner tube.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the deflection surface of the distribution device, in particular of the guide plate, relative to the central axis of the hollow body, in particular the hollow cylinder, is inclined.
  • the distribution device may also have a blade shape or be configured bent.
  • pore burner systems to the subject, the at least one pore burner according to the invention and at least one feed tube for Air and / or gas connectable to an inlet of the pore burner, and / or at least one ignition device, at least one inlet of a dimensionally stable shaped body via a holding and / or a fastening element in the form of a thread, with at least one supply pipe and / or burner tube for air and / or gas is connected.
  • the ignition device is arranged in the region of the outside of the hollow body in the region on whose corresponding inner side the distribution device has the smallest distance. Accordingly, the igniter, e.g. Ignition electrode, preferably in front of where the redirected fuel gas mixture exits the Porenbrennerwandung so that regularly with the first spark the flame is ignited. Thereafter, the reaction front spreads steadily.
  • the igniter e.g. Ignition electrode
  • the object is further achieved by a cooking appliance, in particular a gas-fired cooking appliance containing at least one pore burner, in particular a pore burner according to the invention or a pore burner system according to the invention.
  • a cooking appliance are those with closed as well as open systems into consideration.
  • gas-fired cooking appliances in particular those with a pore burner, which acts as a surface burner or flat flame burner, resorted to.
  • miniature cooking appliances e.g. andgarieri, are also equipped with pore burners, in particular pore burners according to the invention, such as large-scale cooking appliances, e.g. used in commercial kitchens.
  • Suitable fields of use for the pore burners according to the invention are e.g. Steam cooking appliances or so-called Combi damper.
  • pore burners With the pore burners according to the invention a very high degree of flame stability is achieved. At the same time, flashback is substantially completely prevented. Accordingly, pore burners are provided with a porous material of high homogeneity and uniform flow profile, which as a surface burner continuously have a uniform and constant flame front and are particularly suitable as a flat flame burner. With the pore burners of the invention, a quasi-dimensional flat flame is maintained over the entire burner surface.
  • the cooking devices according to the invention have a very high efficiency and can be extremely eco-efficient, so for example, resource-saving and low emission, operate.
  • the heat input is very uniform and can also be regulated and controlled in a direct and simple manner.
  • the properties described above can also be realized with cooking devices according to the invention, which are small in size.
  • the cooking devices according to the invention can be used both in large kitchens, e.g. for canteen operation, as well as in restaurants and restaurants. Garella with housed surface burners are thus readily available.
  • the present invention was based on the surprising finding that at least part of the introduced or injected gas / air mixture is selectively supplied to a certain area of the inner wall of this hollow body with the aid of a distributor or guide device mounted in the interior of a porous burner body.
  • a distributor or guide device mounted in the interior of a porous burner body.
  • pore burners can be ignited properly regardless of their initial state and regardless of the quality of the gas / air mixture.
  • the pore burner according to the invention works flawlessly and reliably under a variety of reaction conditions.
  • Another advantage is that no compromises have to be made with regard to the compact design of pore burners. So it is of particular advantage that the distance between the surface of the pore burner and the Brennschgrenzung can be kept very low. This was not easy to achieve with conventional burner types, since a reduction in the distance is always accompanied by increased flow velocities, which have hitherto often led to extinguishment of the flames. In addition, a consistently high level of flame stability is achieved and flame retardation substantially completely prevented.
  • the cooking appliance 1 shown in Figure 1 comprises an interior 2 with a pore burner 4 according to the invention for the production of hot air.
  • a pore burner 4 for the production of hot air.
  • each pore burner 4 comprises a sensor, not shown, in the form of an ionization current sensor and in each case an ignition device, not shown.
  • the pore burner 4 is supplied with fuel gas or a fuel gas mixture via a supply line 6 with the interposition of a first gas valve (not shown). This gas valve assumes the functions of pressure control, quantity adjustment and, if necessary, gas filtration.
  • the pore burner 4 is formed as a hollow cylinder and has at one end via a thread which is integrally integrated in the molding body forming the porous body (not shown).
  • a thread which is integrally integrated in the molding body forming the porous body (not shown).
  • this thread present in the present embodiment as a pressed wire knit dimensionally stable shaped body 7 are bolted directly to a base 8, which already a secure connection with the supply line 6 is ensured without further components are needed, which also allows different pore burners 4 or molded body 7 in a simple and straightforward way to exchange with each other.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a porous burner 4 'in cross-section.
  • the wall 10 of the hollow cylindrical shaped body 7 'of the porous burner 4' has about irregularities 12 and 14 in the surface 16 of the molding, which is due to a different thickness of the molding body wall 10.
  • the irregularities 12 and 14 of the molded body 7 ' are formed as grooves that can interlock with each other, larger-sized pore burners can be created with these moldings 7', which can form-fit together.
  • the groove 12 engages a first molded body 7 'in the groove 14 of a second molded body 7', the free groove 12 in turn can be combined with the groove 14 of a third molded body 7 'under positive engagement.
  • FIG. 3 shows an alternative pore burner system 3 'according to the invention comprising a pore burner 4 "according to the invention with a burner tube 24, a feed tube 26 connected thereto and a flange 28 which is connected directly to the feed tube 26.
  • the flange 28 has a plurality of screw holes 34
  • a holder 36 for the ignition source 22 is likewise mounted on the flange 28.
  • the baffle 100 protrudes into it.
  • This guide plate 100 is arranged in such a way that it supplies at least a portion of the gas / air mixture reaching the interior of the pore burner 4 "via the feed tube 26 and the burner tube 24 to a defined area of the inner wall of the pore burner 4". For this purpose, it is already sufficient for the guide plate 100 to be inclined in the direction of the inner wall of this hollow cylinder with respect to the central axis of the hollow-cylindrical porous burner 4.
  • a substantially rectangularly shaped guide plate 100 may be slanted into the interior of the hollow cylinder, as shown in FIG
  • the baffle 100 is also present in sections or mounted in the burner tube 24, the gas / air mixture arriving via the feed tube is channeled in parts at an early stage in the direction of the desired region of the inner wall of the pore burner
  • the baffle 100 may also be arranged to be movable or rotatable within the hollow cylinder, for example channeling thereof may be unnecessary when using a high-energy gas / air mixture Ignition problems should be expected, so it would be advisable to align the guide plate 100 parallel to the central axis of the hollow cylinder.
  • the ignition source 22 mounted on the holder 36 may be rotatably mounted, so that it is to be brought to the outside of the pore burner 4 "only in the case of ignition.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the pore burner system 3 'or pore burner 4 "shown in FIG. 3. It can be seen here that the baffle 100 already begins in the burner tube 24 and extends into the interior of the pore burner 4".
  • the guide plate 100 is accordingly preferably fastened in the region of the burner tube 24.
  • the gas / air mixture introduced via the feed tube 26 impinges on the guide plate 100 in the burner tube 24 and is diverted by it proportionately in the direction of an inner wall region of the porous burner 4 ".
  • FIG 3 shows a schematic cross-sectional side view of the pore burning system 3 'or pore burner 4 "according to FIG 3.
  • the guide plate 100 is arranged inclined in the same direction both in the burner tube 24 and in the pore burner, for which a uniform angle, for example in the range of 20 to 25 ° C.
  • a thread is incorporated in the region of the outer wall which leads to a secure connection with a mating thread attached to the burner tube 24.
  • a gas mixture can be such that it comes to a localized pressure increase in the region of the inside of the pore burner present as a hollow body.
  • This construction is also advantageous for maintaining a flame in a cold burner.
  • a fan is provided to introduce the gas mixture in the pore burner hollow body or equip an existing fan with increased power, since the pressure losses are increased by the installation of a baffle in the rule.

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  • Gas Burners (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Porenbrenner, insbesondere für Gargeräte, mit einem Gehäuse, das mindestens einen Einlaß für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff und/oder mindestens einen Einlaß für Luft und/oder mindestens einen Einlaß für Gas und/oder mindestens einen Auslaß für Luft und/oder Gas und/oder Abgase aufweist, wobei das Gehäuse gesintertes Me­tallpulver und/oder, insbesondere gepreßtes, Metalldrahtgestrick in Form mindestens eines formstabilen, porösen Formkörpers aufweist, an dessen Oberfläche und/oder in dessen Poren­räumen Reaktionszonen der Flammenentwicklung zur Bildung eines Flächenbrenners vorlie­gen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Porenbrenner mit mindestens einer Verteilvorrichtung zur gezielten Ausrichtung eines Teils des Gas- und/oder Luftstromes und/oder des Gas/Luftgemischstromes, die wenigstens abschnittsweise im Hohlkörper derart angeordnet und/oder ausgeformt ist, daß ein Teil des Luft- und/oder Gasstromes oder ein Teil des Gas/Luftgemischstromes in der Weise verteilbar ist, daß die Innenwand des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich der Verteilvorrichtung, eine inhomogene Druckverteilung erfährt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Porenbrenner, insbesondere für Gargeräte, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Gargerät, enthaltend mindestens einen Porenbrenner. Ferner betrifft die Erfindung ein Porenbrennersystem sowie die Verwendung von Porenbrennern und Porenbrennernsystemen zur Wärme- und/oder Dampferzeugung in Gargeräten und Heizgeräten sowie schließlich diese Gar- und Heizgeräte.
  • Porenbrenner sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Hierbei handelt es sich im allgemeinen um einen Brenner mit einem vorgegebenen Brennraumvolumen mit räumlich zusammenhängenden Hohlräumen, über die bzw. in denen eine definierte Flammenzone gebildet wird. Ausführungsformen bekannter Porenbrenner finden sich z.B. in der US 5,522,723, WO 95/01532, DE 199 39 951 A1 und DE 199 04 921 C2 beschrieben. Mit Hilfe von Porenbrennern läßt sich z.B. die Baugröße von industriellen wie auch häuslichen Dampf- bzw. Heißwasserkesseln verkleinern, da die Wärmeenergie sowohl über Strahlung als auch mittels Wärmeleitung abgegeben wird, wodurch sich der konvektive Anteil des Wärmeübertrags verkleinert. In der DE 199 04 921 C2 wird z.B. ein Gehäusebehälter beschrieben, der neben einem Strahlungs-Wärmetauscher und einem Konvektions-Wärmetauscher auch einen Porenbrenner umfaßt, welcher zum Erhitzen von Flüssigkeiten geeignet ist. In der DE 198 04 267 A1 findet sich ein mit einem Porenbrenner ausgestatteter Großwasserraumkessel zur Erzeugung von Wasserdampf und/oder Heißwasser.
  • Insbesondere bei komprimierter Bauweise und hohen Umgebungstemperaturen wird gemäß DE 199 39 951 A1 ein unter diesen Bedingungen häufig auftretender Flammenrückschlag bzw. eine mangelhafte Flammenstabilität, z.B. bedingt durch Druckschwankungen und Unterdruck, dadurch vermieden, daß die Porengröße des Porenbrenners in Strömungsrichtung zunimmt. Hierbei ist in einer Zone des porösen Materials für die Porengröße eine kritische Péclet-Zahl einzuhalten, oberhalb der die Flammenentwicklung erfolgt und unterhalb der sie unterdrückt wird. Bei einem Porenbrenner, wie in DE 199 39 951 A1 beschrieben, findet die Reaktion des Brennstoff/Oxidationsmittelgemisches innerhalb der porösen Matrix statt. Diese poröse Matrix wird vorzugsweise durch Schüttungen aus temperaturbeständigen keramischen Kugeln oder Sattelkörpern hergestellt. Füllkörperschüttungen gemäß DE 199 39 951 A1 verfügen demgemäß über mindestens zwei Zonen aus Schüttmaterial mit unterschiedlicher Porengröße. Die WO 95/01532 befaßt sich ebenfalls mit dem Problem, eine stabile Flamme bei niedriger Temperatur und geringer Schadstoffemission zu erzeugen. Dieser Druckschrift ist zu entnehmen, die Porösität des Porenbrenners längs des Brennraumes derart zu ändern, daß die Porengröße in Flußrichtung des Gas/Luftgemisches vom Einlaß zum Auslaß hin zunimmt. Das verwendete poröse Material des Porenbrenners wird wiederum über Schüttgut, beispielsweise in Form locker geschichteter Körner, erhalten, die in einem Sinterungsprozeß verfestigt werden. Schließlich finden sich grundlegende Ausführungsformen zur Porenbrennertechnik in der EP 0 840 061 A1 sowie in der DE-OS 2 211 297 beschrieben.
  • Bei den vorhergehend beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Porenbrennern finden die der Flammenbildung zugrundeliegenden Reaktionen zwischen dem Brenngas und dem Oxidationsmittel regelmäßig überwiegend oder vollständig innerhalb der porösen Matrix statt. Demgemäß strömen die heißen Reaktionsprodukte ohne Flammenbildung aus den Brennhohlräumen aus. Diese Verfahrensweise bringt es mit sich, daß die Flammen durch das Brennermaterial gekühlt werden, was eine weitere Flammenfortpflanzung sowie einen Flammenrückschlag verhindern hilft. Sind jedoch die Brennermassen sowie die Brennerbelastungen sehr klein bemessen, kann es dennoch zu einem Flammenrückschlag kommen. Dieses ist z.B. regelmäßig dann der Fall, wenn in kompakten Heizgeräten durch hohe Umgebungstemperaturen auch im Brennraum selber hohe Temperaturen vorliegen. Ein Flammenrückschlag läßt sich dann häufig nur noch über eine ausreichende Flammenkühlung erreichen. Hierfür bedarf es jedoch einer großen Masse mit hoher Wärmekapazität und guter thermischer Leitfähigkeit. Den beschriebenen Porenbrennervorrichtungen ist weiterhin gemein, daß eine optimierte Gashomogenisierung und Gasverteilung über die Brenneroberfläche sowie eine hinreichende Flammenstabilität sowie Formstabilität der Oberfläche regelmäßig nur über die Verwendung mehrerer Bauteile unterschiedlicher Geometrien und/oder Materialien gelingt.
  • Geeignete Flachflammenbrenner auf der Basis von Porenbrennern sind bislang nur in Form gesinterter Scheiben bekannt, z.B. als Flachflammenbrenner nach dem sogenannten "Kaskan-Typ" (nach W.E. Kaskan, "The dependence of flame temperature on mass burning velocity", 6th Symp. (Int.) on Combustion, The Williams & Wilkins Company, Baltimore, 1956, Seiten 134 bis 143).
  • Der niederländischen Patentschrift NL 103 250 C2 ist ein Porenbrenner mit einem Gehäuse zu entnehmen, das über einen Einlaß für ein Gas/Luftgemisch als Brennstoff verfügt. Das Porenbrennergehäuse besteht aus gesintertem Metallpulver in Form eines porösen Formkörpers. Dieser Formkörper setzt sich aus mehreren rechteckigen Brennkammerelementen zusammen, die über zwei längliche, gegenüberliegende Befestigungsleisten zusammengehalten werden.
  • Ein hohes Maß an Flammenstabilität, die Verhinderung von Flammenrückschlag sowie die Gewährleistung einer einheitlichen und konstanten Flammenfront bei einem Flachflammenbrenner lassen sich regelmäßig nur mit einem porösen Material hoher Homogenität erhalten, da andernfalls im allgemeinen ein ungleichmäßiges Strömungsprofil resultiert. Eine poröse Matrix mit hinreichend hoher Homogenität läßt sich zumeist jedoch nur bis zu einer vorgegebenen Bauteilgröße realisieren. Für größer dimensionierte Brenneranlagen sind daher regelmäßig Abstriche hinsichtlich eines gleichmäßigen Strömungsprofils und der damit einhergehenden Eigenschaften in Kauf zu nehmen.
  • Herkömmliche vollvormischende Brenner, insbesondere auch Flächenbrenner bzw. Flachflammenbrenner, werden bislang im allgemeinen aus Blechen aufgebaut, die mit Loch- und/oder Schlitzmustern versehen sind, beispielsweise wie von Brennern in zylindrischen Brennkammern bekannt. Für eine annähernd homogene Verteilung des Gasgemisches bedarf es darüber hinaus weiterer Bleche mit einer gröberen Lochung, die sich unterhalb der vorgenannten Bleche befinden. Nur unter diesen konstruktiven Vorgaben gelingt es regelmäßig erst, die Strömungsgeschwindigkeiten so einzustellen, daß jeder Stelle das jeweilige Gas/Luftgemisch in geeigneter Menge zugeführt werden kann. Bekannte Flächenbrenner können des weiteren auch aus einem auf einer Trägerkonstruktion befestigten flexiblen Drahtgestrick, aus gelochten Keramiken oder aus Drahtgewebe bestehen. Allerdings bedarf es zur Gashomogenisierung und Gasverteilung sowie für die Flammenstabilität und Formstabilität der Oberfläche ebenfalls stets der Kombination mehrerer Bauteile aus unterschiedlichen Geometrien und Materialien.
  • Im allgemeinen wird bislang für Gargeräte auf konventionelle Heizsysteme mit elektrischen oder gasbetriebenen Heizelementen zurückgegriffen. Den Wirkungsgrad solcher Heizsysteme zu verbessern, würde dazu beitragen, die natürlichen Energieressourcen zu schonen und den Schadstoffausstoß zu verringern.
  • Es wäre daher wünschenswert, auf Gargeräte zurückgreifen zu können, die, unabhängig von ihrer Größe, über ein sehr energieeffizientes und schadstoffarmes und damit auch ökoeffizientes Heizsystem verfügen.
  • Gegenwärtig erhältliche Porenbrenner zeichnen sich zudem häufig auch dadurch aus, daß bei Verwendung von vollvorgemischten Gas/Luftgemischen sich stark unterschiedliche Zusammensetzungen sowie sehr variable Volumenströme bei niedriger Flächenbelastung realisieren lassen. Insbesondere wenn ein homogenes Gasgemisch eingesetzt wird, erhält man sehr geringe Abgasemissionen. Allerdings wird auch bei diesen Porenbrennern beobachtet, daß, wenn der Brenner im sogenannten kalten Zustand vorliegt und die verwendete Gasmischung nur einen sehr niedrigen Energiegehalt aufweist, z.B. bei sehr hoher Luftzahl und/oder geringem Heizwert des Brenngases, eine Zündung mittels Funkenzündung häufig fehlschlägt. Selbst bei erfolgter Funkenzündung reicht unter den vorhergehend geschilderten Bedingungen die durch den Zündfunken eingebrachte Energie bedingt durch die gewollte Stabilisierung der Reaktionszone in der Nähe des porösen Materials häufig nur noch für eine lokale Zündung des Gasgemisches aus. Freiwerdende Reaktionswärme wird durch das umgebende Material aufgenommen, wodurch dem Gasgemisch in der Zündzone Energie entzogen wird und die für die Flammenbildung erforderliche Kettenverzweigungsreaktionen unterbunden werden.
  • Zwar lassen sich obige Nachteile durch Verwendung einer starken Zündspule mit hoher Zündenergie, einer hohen Zündfrequenz und/oder durch den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Zündelektroden mehr oder weniger vermeiden, allerdings beanspruchen diese Maßnahmen zusätzlichen Bauraum und verursachen zusätzliche Kosten, wodurch der originäre Vorteil von Porenbrennern wieder relativiert wird. Das gleiche trifft zu, wenn anstelle von Zündspulen oder Zündelektroden eine dauerhafte Zündung mittels eines Glühzünders oder Zündbrenners vorgesehen wird.
  • Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Porenbrenner insbesondere für Gargeräte zugänglich zu machen bzw. die gattungsgemäßen Porenbrenner derart weiterzuentwickeln, daß sie nicht mehr mit den Nachteilen gattungsgemäßer Porenbrenner behaftet sind und insbesondere über ein hohes Maß an Flammenstabilität und -homogenität, insbesondere auch bei Ausführung als Flächenbrenner bzw. Flachflammenbrenner, verfügen. Demgemäß lag der vorliegenden Erfindung weiterhin die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Gargeräte derart weiterzuentwickeln, daß sie mit einem hohen energetischen Wirkungsgrad bei möglichst geringen Betriebskosten ökoeffizient und konstant beheizt werden können. Schließlich lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Porenbrenner zur Verfügung zu stellen, der eine zuverlässige, verbesserte Zündung unabhängig vom Energiegehalt des Brennstoffgemisches oder des Zustandes des Porenbrenners gewährleistet sowie eine verspätete Zündung vermeiden hilft.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Porenbrenner, insbesondere für Gargeräte, nach Anspruch 1.
  • Bevorzugte erfindungsgemäße Porenbrenner sind in den Ansprüchen 2 bis 22 beschrieben.
  • Demgemäß kann auch bereits die gesamte Formkörperoberfläche als solche, bedingt durch die poröse Struktur, den Auslaß, der erfindungsgemäßen Porenbrenner darstellen, gegebenenfalls auch ohne einen definierten, großflächigen Auslaß, z. B. an einem Ende des Gehäuses. Regelmäßig verfügt der erfindungsgemäße Porenbrenner über mindestens einen Einlaß für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff. Darüber hinaus oder alternativ kann der Porenbrenner bzw. das Gehäuse des Porenbrenners über mindestens einen weiteren Einlaß für Luft und/oder einen weiteren Einlaß für Gas verfügen. Beispielsweise kann separat zugeführte Luft als Sekundärluft oder auch zur Kühlung von Bauteilen des Porenbrenners eingesetzt werden. Vorzugsweise werden sogenannte vollvormischende Brennersysteme, insbesondere auch bei Gargeräten, eingesetzt.
  • Der erfindungsgemäße Porenbrenner kann z.B. zur Wärme- und/oder Dampferzeugung in Gargeräten, insbesondere gasbeheizten Gargeräten, eingesetzt werden sowie des weiteren auch in Heizgeräten wie Heizkesseln oder Gasheizgeräten, z.B. in der Haustechnik, insbesondere bei Verwendung zylindrischer Brennkammern.
  • Die z.B. in Gargeräten zum Einsatz kommenden erfindungsgemäßen Porenbrenner können partiell vormischende sowie insbesondere vollvormischende Porenbrenner darstellen. Hierbei kann der Brenner z.B. ein, insbesondere zylindrisches, Rohr darstellen, das an seinem Ende vorzugsweise verschlossen ist. Besonders bewährt hat sich auch die Anbringung von am Umfang des Rohres verteilt vorliegenden Gasaustrittsöffnungen.
  • Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Formkörper im wesentlichen einen Hohlkörper, insbesondere einen Hohlzylinder, darstellt. Geeignete Hohlkörper können des weiteren über beliebige geometrische Formen verfügen, z.B. im Querschnitt eine Ellipse, ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck oder ein beliebiges Vieleck darstellen. Geeignete Hohlkörper können auch vollständig auf eine definierte, großflächige Auslaßöffnung verzichten und z.B. als Ellipse, Kugel oder Zylinder ausgeführt sein mit nur mindestens einer definierten Öffnung für den Einlaß des Gas-/Luftgemisches. Über die Verwendung von Hohlkörpern gelingt es auf einfache Weise, eine möglichst große Oberfläche für eine einheitliche Flammenfront zu schaffen.
  • Der Formkörper umfaßt mindestens ein Halterungs- und Befestigungselement in Form eines Gewindes. Da Halterungs- und Befestigungselemente bereits in den formstabilen Formkörper, z. B. aus gepreßten Metalldrahtgestricken integriert sind, lassen sich die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Porenbrenner senken. Auch eine Fertigung für die Großserie ist wesentlich leichter umzusetzen.
  • Besondere Vorteile hinsichtlich Handhabung und Minimierung der Bauteile ergeben sich dadurch, daß das Halterungs- und Befestigungsmittel unmittelbar in das poröse Formkörpermaterial des Porenbrenners eingearbeitet ist, nämlich das Gewinde in den Porenkörper eingedreht ist. Folglich bedarf es keiner zusätzlichen Halterungs- oder Befestigungsmittel und keiner Verbindungstechnik zur Ankopplung derselben an den Porenbrenner.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung liegen Porenbrenner vor, enthaltend mindestens zwei, zumindest abschnittsweise formschlüssig aneinander anliegende Formkörper, die insbesondere bereichsweise, vorzugsweise unter Bildung einer Nut, miteinander verbunden sind. Indem man formstabile Formkörper formschlüssig kombiniert, lassen sich beispielsweise auch großdimensionierte Porenbrenner realisieren, ohne daß Einbußen im Hinblick auf einen gleichmäßigen Gasdurchtritt bzw. ein gleichmäßiges Strömungsprofil in Kauf genommen werden müssen. Zwei oder mehrere zusammengefügte Formkörper können über eine Phase oder eine Nut eine stabile Verbindung eingehen. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die benachbarten Formkörper, z.B. über Nut/Federkonstruktionen, bündig und fest miteinander verbunden bzw. ineinander gesteckt werden können, ohne daß es zusätzlicher Befestigungsmittel bedarf. Allerdings kann es erforderlich sein, gekoppelte Formkörperelemente dauerhaft mit Hilfe von Schweißpunkten aneinander zu befestigen. Die Formkörper sind dabei vorzugsweise nur an sehr wenigen, aneinander anliegenden Stellen miteinander verbunden und damit gegen ein Lösen gesichert. Eine konstante Materialdichte bleibt damit auch im Bereich der Fügestellen weitgehend erhalten, wodurch ein gleichmäßiges Strömungsprofil gewährleistet ist. Insoweit bei sehr großen Formkörpern der oben beschriebenen Art eine hohe Homogenität des porösen Materials und damit auch ein möglichst gleichmäßiges Strömungsprofil sich nicht immer aufrecht erhalten läßt, werden mit der vorangehend beschriebenen Ausführungsform auch Porenbrenner größerer Bauart zugänglich, die über ihre gesamte Brenneroberfläche über ein extrem gleichmäßiges Strömungsprofil verfügen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die formstabilen Formkörper, insbesondere Hohlkörper, derart an ihren jeweiligen Endbereichen bzw. Kopfflächen ausgebildet, daß diese in ihrer Form miteinander korrespondieren, so daß z.B. der vordere Bereich eines Formkörpers sich möglichst passgenau in den hinteren Bereich eines weiteren Formkörpers, insbesondere eines solchen identischer Bauart, einfügt. Damit lassen sich Porenbrenner erhalten, die in ihrer Länge beliebig verlängerbar sind, ohne daß jedoch Einbußen hinsichtlich Homogenität in Kauf genommen werden müssen.
  • Somit hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß sich die erfindungsgemäßen Porenbrenner als solche in eine stabile Form überführen lassen bzw. in einer stabilen Form vorliegen, die derart ausgestaltet ist, daß sich zwei oder mehrere solcher Porenbrenner miteinander verbinden lassen. Beispielsweise sind miteinander zu verbindende benachbarte Porenbrennersegmente an ihren zu kuppelnden Abschnitten derart ausgestaltet, daß sie, ohne daß es weiterer Befestigungsmittel bedarf, aufeinander gesteckt werden können. Gemäß einer Ausführungsform kann z.B. der offene Endabschnitt eines Porenbrennersegments mit mindestens einer Nut ausgestattet sein, der passgenau mit einer mit mindestens einer Feder versehener Endabschnitt eines benachbarten Porenbrennersegments verbunden werden kann. Hierbei wird die Formstabilität der eingesetzten Porenbrenner bereits bei deren Herstellung über das Sintern von Metallpulver sowie das Pressen von Metalldrahtgestricken erreicht, ohne daß es weiterer mechanischer Stützelemente bedürfte. Selbstverständlich ist es möglich, nicht nur zwei Porenbrenner über zueinander korrespondierende Nut/Feder-Elemente zu koppeln, sondern es können drei oder mehrere Porenbrenner bzw. Porenbrennersegmente über die vorgenannte Verbindungstechnik miteinander unter Ausbildung eines einheitlichen Porenbrenners gekoppelt werden. Das Endstück dieses kombinierten Porenbrenners verfügt dabei vorzugsweise über einen Abschluß, z.B. in Form von porösem Brennermaterial, so daß der Porenbrenner keine Auslaßöffnung aufweist. Ein einstückiger Porenbrenner wie auch ein Porenbrennersegment können z.B. sowohl zylindrisch als auch konusförmig ausgestaltet sein. Das gleiche trifft auf einen aus mehreren Porenbrennersegmenten gebildeten Porenbrenner zu. Dabei verjüngt sich der Porenbrenner vorzugsweise in Richtung auf das Ende desselben.
  • Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Materialdichten von mindestens zwei aneinander anliegenden Formkörpern im wesentlichen übereinstimmen.
  • Ferner hat sich in diesem Zusammenhang als eine bevorzugte Ausführungsform herausgestellt, daß die Materialdichte im Bereich der Verbindungsstelle von zwei aneinander gefügten Formkörpern im wesentlichen der Materialdichte mindestens eines dieser Formkörper entspricht.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Oberfläche des Formkörpers mindestens eine Unregelmäßigkeit, insbesondere mindestens eine Einbuchtung und/oder Erhebung, aufweist, die von der Grundfläche des Formkörpers abweicht. Durch Einbuchtungen und/oder Erhebungen, d.h. Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Formkörpers wird regelmäßig verhindert, daß sich eine im wesentlichen zweidimensionale Reaktionszone ausbildet. Bevorzugt sind demgemäß solche Oberflächen, die nicht über eine durchgehend einheitliche Oberfläche und damit auch nicht z.B. über sich gleichförmig wiederholende Strukturen verfügen. Hierfür reicht es in der Regel bereits aus, Formkörper, insbesondere Hohlkörper, mit unterschiedlichen Materialstärken einzusetzen, insbesondere wenn diese auf gesintertem Metallpulver basieren. Auf diese Weise wird bereits verhindert, daß selbsterregte Schwingungen an der Brenneroberfläche entstehen können. Die Oberfläche von formstabilen, insbesondere gepreßten, Metalldrahtgestricken ist bereits als solche im allgemeinen hinreichend unregelmäßig, um die beschriebenen Resonanzphänomene zu unterbinden, kann selbstverständlich jedoch ebenfalls über unterschiedliche Stärken verfügen.
  • Demzufolge sieht eine Ausführungsform vor, daß die Wanddicke eines Formkörpers variiert und insbesondere mindestens zwei unterschiedliche Stärken aufweist. Die Wanddicke eines Hohlkörpers hat demgemäß in dieser Ausführungsform innerhalb desselben nicht konstant zu sein.
  • Bevorzugte Porenbrenner im Sinne der vorliegenden Erfindung stellen Flachflammenbrenner dar.
  • Besonders bevorzugte Porenbrenner zeichnen sich dadurch aus, daß der Formkörper zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich eines Metalldrahtgestrickes, eine Preßdichte im Bereich von etwa 2.5 bis etwa 5 g/cm3, insbesondere von etwa 2.8 bis etwa 4.5 g/cm3, aufweist. Niedrigere Preßdichten erfordern wegen der geringeren Druckverluste im allgemeinen geringere Gebläseleistungen, wohingegen sich mit höheren Preßdichten gleichmäßigere Reaktionszonen erzielen lassen. Die erfindungsgemäßen gepreßten Metalldrahtgestricke sind, ebenso wie die gesinterten Metallpulverformteile, als solche bereits formstabil und bedürfen z.B. weder zur gezielten Gemischführung noch zur Formgebung irgendwelcher stabilisierenden Elemente, z.B. in Form von gelochten Blechen, um funktionstüchtige Flachflammenbrenner zu liefern.
  • Weiterhin sind dabei solche Porenbrenner von Vorteil, bei denen der Drahtdurchmesser des Metalldrahtgestrickes im Bereich von etwa 0.1 bis etwa 0.4 mm, insbesondere von etwa 0.16 bis etwa 0.28 mm liegt. Neben der Preßdichte läßt sich die Porosität der erfindungsgemäßen Porenbrenner auf der Basis von gepreßten Drahtgestricken auch über die Drahtstärke, d.h. den Drahtdurchmesser, und/oder die Zahl der verpreßten Drähte im Gestrick beeinflussen. Besteht das Drahtgestrick beispielsweise nur aus einem relativ dicken Draht, weist der Porenbrenner in der Regel relativ große Poren mit im wesentlichen übereinstimmender Porengröße auf. Verwendet man hingegegen z.B. drei Drähte mit kleineren Durchmessern, erhält man im allgemeinen bei gleicher Preßdichte Poren unterschiedlicher Größe, die jedoch zumeist im Durchschnitt unter der vorhergehend geschilderten Ausführungsform liegt.
  • Erfindungsgemäße Porenbrenner enthaltend Metalldrahtgestricke verfügen demgemäß weiterhin vorteilhafter Weise über 1 bis 5, insbesondere 1, 2 oder 3, Metalldrähte.
  • Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Metalldrahtgestrick vor der Verpressung axial oder radial gewickelt vorliegt.
  • Weiterhin sind Porenbrenner gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, mit denen Flächenbelastungen im Bereich von 20 bis 300 W/cm2, insbesondere von 30 bis 260 W/cm2, zugänglich sind. Demgemäß hebt bei den erfindungsgemäßen Porenbrennern selbst bei 200 W/cm2 und mehr die Flamme nicht ab. Die maximale Flächenbelastung wird dabei häufig nicht durch das Drahtgestrick, sondern durch die Förderleistung der Luft- und/oder Gaszufuhr beschränkt. Die Flächenbelastungsuntergrenze wird regelmäßig dadurch gebildet, daß die Flamme in Folge einer hohen Wärmeleitung durch das Anlegen an die metallische Oberfläche gelöscht wird. Mit einem dreifädigen Metallgestrick auf Basis eines hitzebeständigen Stahls, z.B. 1.4828, mit einer Preßdichte von etwa 3,8 g/m3 lassen sich beispielsweise ohne weiteres Flächenbelastungen im Bereich von etwa 30 bis 160 W/cm3 realisieren. Damit ermöglicht der erfindungsgemäße Porenbrenner eine sehr breite Spanne an möglichen Betriebszuständen zwischen dem Flammenerlöschen einerseits und dem Flammenabheben andererseits und damit auch einen Leistungsmodulationsbereich von 1:5 und mehr. Beispielsweise erhält man bei einer Flächenbelastung von etwa 70 W/cm2 mit einer Luftzahl von etwa λ = 1,2 ein glühendes Drahtgestrick. Bei einem Absinken der Luftzahl wird das Glühen bei höheren Leistungen einsetzen, bei höheren Luftzahlen strahlt die Oberfläche erst bei sehr niedrigen Leistungen. Mit zunehmend intensiverem Glühen wird der Anteil der über Strahlung aus der Reaktionszone transportierten Wärmemenge immer größer.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Metallpulver und/oder das Metalldrahtgestrick zumindest ein Metall und/oder eine Metalllegierung umfaßt bzw. umfassen, das bzw. die eine Oxidschicht bildet, insbesondere eine Metalllegierung, enthaltend Chrom und/oder Aluminium. Als geeignete Metalle und Metalllegierungen für die zu sinternden Metallpulver sowie insbesondere für die Drahtgestricke kommen vorzugsweise hitzefeste Materialien in Frage, beispielsweise hitzebeständige Stähle. Hierunter fallen z. B. hoch legierte Stähle wie kohlenstoff-arme austenitische Chrom-, Nickel- und Mangan-Stähle. Exemplarisch sei auf den hitzebeständigen Stahl 1.4828 (X15 CrNiSi 20-12) verwiesen. Weiterhin gut geeignet sind solche Metalle bzw. Metalllegierungen, die auf ihrer Oberfläche eine Oxidschicht bilden können, wodurch der Formkörper mit einer Schutzschicht ausgestattet werden kann. Besonders geeignete Metalllegierungen verfügen über Aluminium- und/oder Chromanteile oder setzen sich aus diesen Metallen zusammen. Ein geeignetes Material stellt z. B. die Legierung mit der Werkstoffnummer 1.4767 (CrAl 20 5) sowie die Legierungen mit der Werkstoffnummer 1.47675 dar.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt gelöst durch einen Porenbrenner, der über mindestens eine Verteilvorrichtung zur gezielten Ausrichtung eines Teils des Gas- und/oder Luftstromes und/oder des Gas/Luftgemischstromes verfügt, die wenigstens abschnittsweise im Hohlkörper des Porenbrenners derart anordbar und/oder ausformbar ist, daß ein Teil des Luft- und/oder Gasstromes oder des Gas/Luftgemischstromes in der Weise verteilbar ist, daß die Innenwand des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich der Verteilvorrichtung, eine inhomogene Druckverteilung erfährt.
  • Während bei herkömmlichen Porenbrennerhohlräumen das Gas/Luftgemisch im wesentlichen gleichförmig in den Hohlraum eintritt, gelingt es der erfindungsgemäßen Vorrichtung, einen Teil des Gas/Luftgemischstromes gezielt auf einen Bereich der Innenwandung des Porenbrennerhohlkörpers umzulenken. Diesem ausgewählten Bereich auf der Innenwandung wird das Gas/Luftgemisch mit einem stärkerem Druck zugeführt als umliegenden Bereichen des Hohlkörpers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Verteilvorrichtung ein Leitblech darstellt.
  • Dabei kann ferner vorgesehen sein, daß die Verteilvorrichtung im wesentlichen metallische und/oder keramische Materialien umfaßt und beispielsweise aus Edelstahl gefertigt ist.
  • Die Verteilvorrichtung kann z.B. in Form einer Platte oder eines dreidimensionalen Gebildes, z. B. eines Keils, zumindest abschnittsweise in dem Hohlkörper vorliegen, solange gewährleistet ist, daß das in den Hohlkörper eintretende Gas anteilig auf einen Bereich der Innenwandung des Hohlkörpers umgelenkt wird. Bei der Verteilvorrichtung kann es sich z.B. um eine schräg, d.h. in einem Winkel in den Hohlkörper hineinragende, beliebig geformte Ablenk- bzw. Umlenkkonstruktion handeln. Selbstverständlich kann die Verteilvorrichtung, insbesondere das Leitblech, nicht nur eine ebene Ablenk- bzw. Umlenkfläche aufweisen, sondern beliebig geformt sein, vorausgesetzt, daß die Anbringung und/oder Gestalt der Verteilvorrichtung eine partielle Umlenkung, wie vorangehend dargestellt, des eintretenden Brenngases ermöglicht. Beispielsweise kann die Verteilvorrichtung bzw. das Leitblech einen runden, ovalen oder eckigen Querschnitt aufweisen. Grundsätzlich läßt sich die Querschnittsform der Verteilvorrichtung stets ohne weiteres an die Querschnittsform des Porenbrennerhohlkörpers anpassen. Ferner kann die Verteilvorrichtung bzw. das Leitblech geknickt, ringförmig, stufenförmig oder gebogen ausgestaltet sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verteilvorrichtung bzw. das Leitblech mindestens einen Durchlaß oder eine Öffnung aufweist. Durch die Verwendung solcher gelochten Verteilvorrichtungen kann besonders effektiv auf die Menge an umzuleitendem Gas Einfluß genommen sowie sichergestellt werden, daß stets eine hinreichende Menge an Verbrennungsgas in den auf die Verteilvorrichtung folgenden Restabschnitt des Hohlkörpers des Porenbrenners gelangt, damit der gesamte Porenraum bzw. dessen Oberfläche für eine Flammenbildung genutzt werden kann.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Größe der Durchlässe in der Verteilvorrichtung, insbesondere während des Porenbrennerbetriebs, variierbar. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, unverzüglich auf Änderungen in der Zusammensetzung des Brennstoffgemisches zu reagieren, um eine kontinuierliche, gleichbleibende Flammenbildung über den gesamten Porenbrenner zu gewährleisten.
  • Die erfindungsgemäßen Porenbrenner können des weiteren über mindestens ein Brennerrohr für Luft und/oder Gas, das mit einem Einlaß des Porenbrenners verbindbar ist, verfügen. Dieses Brennerrohr ist im allgemeinen Bestandteil der Versorgungsleitung.
  • Die Verteilvorrichtung kann sowohl abschnittsweise in dem Hohlkörper, wie auch in dem Brennerrohr vorliegen oder aber jeweils vollständig in diesen vorliegen oder angebracht sein.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß die Verteilvorrichtung zumindest abschnittsweise an dem Brennerrohr und/oder dem Hohlkörper befestigbar ist. Im allgemeinen reicht es aus, wenn die Verteilvorrichtung über ein oder zwei Schweißpunkte an der Innenseite des Brennerrohrs befestigt ist.
  • Hierbei hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verteilvorrichtung keine unmittelbare Verbindung mit dem Hohlkörper aufweist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ablenkfläche der Verteilvorrichtung, insbesondere des Leitblechs, gegenüber der Mittelachse des Hohlkörpers, insbesondere Hohlzylinders, geneigt ist.
  • Grundsätzlich reicht bereits eine geringfügige Neigung z.B. des Leitbleches gegenüber der Mittelachse des Hohlkörpers aus, um einen ausgewählten Bereich auf der Innefläche des Porenbrennerhohlkörpers bevorzugt, d. h. mit einem höherem Druck mit dem Brennstoffgemisch zu versorgen. Als besonders vorteilhaft haben sich Neigungswinkel im Bereich von 10 bis 45°, insbesondere von 15 bis 30°, erwiesen. Selbstverständlich kann die Verteilvorrichtung auch Schaufelform aufweisen bzw. gebogen ausgestaltet sein.
  • Optimale Resultate werden regelmäßig dann erhalten, wenn die maximale Querschnittsfläche der Verteilvorrichtung in Richtung der Strömungsrichtung des Gas/Luftgemisches mehr als 50%, vorzugsweise 55 bis 75%, der Querschnittsfläche des Hohlkörpers im Bereich der Verteilvorrichtung beträgt. Geeigneterweise sollte stets ausreichend Brenngas an den Rändern der Verteilvorrichtung vorbei und/oder durch Öffnungen in dieser hindurch in die auf die Verteilvorrichtung folgenden Abschnitte des Porenbrennerhohlkörpers gelangen.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform hat Porenbrennersysteme zum Gegenstand, die mindestens einen erfindungsgemäßen Porenbrenner und mindestens ein Zufuhrrohr für Luft und/oder Gas, das mit einem Einlaß des Porenbrenners verbindbar ist, und/oder mindestens eine Zündvorrichtung umfaßt, wobei mindestens ein Einlaß eines formstabilen Formkörpers über ein Halterungs- und/oder ein Befestigungselement in Form eines Gewindes, mit mindestens einem Zufuhrrohr und/oder Brennerrohr für Luft und/oder Gas verbunden ist.
  • Hierbei kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, daß die Zündvorrichtung im Bereich der Außenseite des Hohlkörpers in dem Bereich angeordnet ist, auf dessen korrespondierender Innenseite die Verteilvorrichtung den geringsten Abstand aufweist. Demgemäß liegt die Zündvorrichtung, z.B. Zündelektrode, vorzugsweise dort vor, wo das umgeleitete Brenngasgemisch aus der Porenbrennerwandung austritt, so daß regelmäßig mit dem ersten Zündfunken die Flamme entzündet wird. Hiernach breitet sich die Reaktionsfront stetig aus.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe ferner durch ein Gargerät, insbesondere ein gasbeheiztes Gargerät, das mindestens einen Porenbrenner enthält, insbesondere einen erfindungsgemäßen Porenbrenner oder ein erfindungsgemäßes Porenbrennersystem, gelöst. Als Gargeräte kommen solche mit geschlossenen wie auch offenen Systemen in Betracht. Vorzugsweise wird auf gasbeheizte Gargeräte, insbesondere solchen mit einem Porenbrenner, der als Flächenbrenner bzw. Flachflammenbrenner fungiert, zurückgegriffen. Dabei können Kleinstgargeräte, z.B. Küchengargeräte, ebenso mit Porenbrennern, insbesondere erfindungsgemäßen Porenbrennern, ausgestattet werden wie großtechnische Gargeräte, die z.B. in Großküchen zum Einsatz kommen. Geeignete Einsatzfelder für die erfindungsgemäßen Porenbrenner stellen z.B. Dampfgargeräte oder auch sogenannte Combi-Dämpfer dar.
  • Mit den erfindungsgemäßen Porenbrennern wird ein sehr hohes Maß an Flammenstabilität erzielt. Gleichzeitig wird Flammenrückschlag im wesentlichen vollständig verhindert. Demgemäß werden Porenbrenner zur Verfügung gestellt mit einem porösen Material hoher Homogenität und gleichmäßigem Strömungsprofil, die als Flächenbrenner durchgehend eine einheitliche und konstante Flammenfront aufweisen und sich insbesondere als Flachflammenbrenner eignen. Mit den erfindungsgemäßen Porenbrennern wird eine quasizweidimensionale flache Flamme über die gesamte Brenneroberfläche aufrecht erhalten. Die erfindungsgemäßen Gargeräte verfügen über einen sehr hohen Wirkungsgrad und lassen sich äußerst ökoeffizient, also beispielsweise ressourcenschonend und schadstoffarm, betreiben.
  • Der Wärmeeintrag ist dabei sehr gleichmäßig und kann zudem auf direkte und einfache Weise genau reguliert und gesteuert werden. Überraschender Weise lassen sich die vorhergehend beschriebenen Eigenschaften auch mit erfindungsgemäßen Gargeräten realisieren, die klein dimensioniert sind. Damit können die erfindungsgemäßen Gargeräte sowohl in Großküchen, z.B. für den Kantinenbetrieb, als auch in Restaurants und Gaststätten eingesetzt werden. Gargeräte mit darin untergebrachten Flächenbrennern sind somit ohne weiteres zugänglich.
  • Weiterhin lag der vorliegenden Erfindung die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß mit Hilfe einer in dem Innenraum eines Porenbrennerhohlkörpers angebrachten Verteil- bzw. Leitvorrichtung zumindest ein Teil des eingeführten oder eingeblasenen Gas/Luftgemisches gezielt einem bestimmten Bereich der Innenwand dieses Hohlkörpers zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich zuverlässig eine Versorgung mit Brennstoff erzielen, die stets ausreicht, um mit einem Zündfunken gezündet zu werden. Insbesondere können Porenbrenner unabhängig von ihrem Ausgangszustand und unabhängig von der Qualität des Gas/Luftgemisches einwandfrei gezündet werden. Indem das Gas/Luftgemisch vorrangig innerhalb eines definierten Bereichs durch den porösen Hohlkörper nach außen tritt, kann bereits über eine herkömmliche Zündvorrichtung, die im Bereich des bevorzugten Brennstoffaustritts angebracht ist, die Reaktion gestartet und auch aufrechterhalten werden. Bereits durch diese konstruktiv wenig aufwendige Maßnahme funktioniert der erfindungsgemäße Porenbrenner unter vielfältigsten Reaktionsbedingungen einwandfrei und zuverlässig. Von Vorteil ist weiterhin, daß keine Abstriche im Hinblick auf die kompakte Bauweise von Porenbrennern gemacht werden müssen. So ist von besonderem Vorteil, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des Porenbrenners und der Brennkammerumgrenzung sehr gering gehalten werden kann. Dieses war mit herkömmlichen Brennertypen nicht ohne weiteres zu erreichen, da mit einer Abstandsverringerung stets auch erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten einhergehen, die bislang häufig zu einem Erlöschen der Flammen geführt haben. Zudem wird ein gleichbleibend hohes Maß an Flammenstabilität erzielt sowie Flammerückschlag im wesentlichen vollständig verhindert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    den schematischen Aufbau eines erfmdungsgemäßen Gargerätes, enthaltend einen Porenbrenner;
    Figur 2
    einen hohlzylinderförmigen Porenbrenner im Querschnitt;
    Figur 3
    eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Porenbrenners;
    Figur 4
    eine schematische Querschnittszeichnung des Porenbrenners gemäß Figur 3; und
    Figur 5
    eine weitere schematische Querschnittsansicht des Porenbrenners gemäß Figur 3.
  • Das in Figur 1 dargestellte Gargerät 1 umfaßt einen Innenraum 2 mit einem erfindungsgemäßen Porenbrenner 4 zur Erzeugung von Heißluft. Alternativ oder zusätzlich kann mit dem Porenbrenner 4 oder einem weiteren Porenbrenner (nicht abgebildet) andererseits auch Dampf erzeugt werden. Zur Überwachung der Brennerfunktion umfaßt jeder Porenbrenner 4 einen nicht dargestellten Sensor in Form eines Ionisationsstromsensors sowie jeweils eine nicht dargestellte Zündeinrichtung. Der Porenbrenner 4 wird mit Brenngas bzw. einem Brenngasgemisch über eine Versorgungsleitung 6 unter Zwischenschaltung einer ersten Gasarmatur (nicht abgebildet) versorgt. Diese Gasarmatur übernimmt die Funktionen der Druckregelung, Mengeneinstellung und gegebenenfalls Gasfilterung. Der Porenbrenner 4 ist als Hohlzylinder ausgebildet und verfügt an einem Ende über ein Gewinde, das in den den Porenkörper bildenden Formkörper einstückig integriert ist (nicht abgebildet). Über dieses Gewinde kann der in der vorliegenden Ausführungsform als gepreßtes Drahtgestrick vorliegende formstabile Formkörper 7 unmittelbar mit einer Basis 8 verschraubt werden, wodurch bereits eine sichere Verbindung mit der Versorgungsleitung 6 gewährleistet ist, ohne daß weitere Bauteile nötig sind, welche es zudem ermöglicht, unterschiedliche Porenbrenner 4 bzw. Formkörper 7 auf einfache und unkomplizierte Weise gegeneinander auszutauschen.
  • Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Porenbrenners 4' im Querschnitt zu entnehmen. Die Wandung 10 des hohlzylinderförmigen Formkörpers 7' des Porenbrenners 4' verfügt über Unregelmäßigkeiten 12 und 14 in der Oberfläche 16 des Formkörpers, die auf eine unterschiedliche Stärke der Formkörperwandung 10 zurückgeht. Bei derartig gestalteten, erfidungsgemäßen Porenbrennern tritt das Phänomen der verbrennungsbedingten, selbsterregten Schwingungen regelmäßig nicht mehr auf. Indem die Unregelmäßigkeiten 12 und 14 des Formkörpers 7' als Nuten ausgebildet sind, die ineinander greifen können, können mit diesen Formkörpern 7', die sich formschlüssig aneinander legen lassen, auch größer dimensionierte Porenbrenner geschaffen werden. Dabei greift die Nut 12 eines ersten Formkörpers 7' in die Nut 14 eines zweiten Formkörpers 7', dessen freie Nut 12 wiederum mit der Nut 14 eines dritten Formkörpers 7' unter Formschluß kombiniert werden kann.
  • Der Figur 3 ist ein alternatives erfindungsgemäßes Porenbrennersystem 3' zu entnehmen, enthaltend einen erfindungsgemäßen Porenbrenner 4" mit einem Brennerrohr 24, ein daran angeschlossenes Zufuhrrohr 26 sowie einen Flansch 28, der unmittelbar mit dem Zufuhrrohr 26 verbunden ist. Der Flansch 28 weist mehrere Schraubenlöcher 34 auf für die Anbringung in z. B. einem Garraum eines Gargeräts oder in der Dampferzeugereinheit eines Gargerätes. Auf dem Flansch 28 ist ebenfalls eine Halterung 36 für die Zündquelle 22 angebracht. In den Porenbrenner 4", der in der Form eines Hohlzylinders ausgestaltet ist, ragt das Leitblech 100 hinein. Dieses Leitblech 100 ist derart angeordnet, daß es zumindest einen Teil des über das Zufuhrrohr 26 und das Brennerrohr 24 in den Innenraum des Porenbrenners 4" gelangenden Gas/Luftgemisches gezielt einem definierten Bereichs der Innenwandung des Porenbrenners 4" zuführt. Hierfür reicht es bereits aus, wenn das Leitblech 100 gegenüber der Mittelachse des hohlzylinderförmigen Porenbrenners 4" in Richtung auf die Innenwandung dieses Hohlzylinders geneigt ist. Beispielsweise kann ein im wesentlichen rechteckig geformtes Leitblech 100, wie in Figur 3 gezeigt, schräg in den Innenraum des Hohlzylinders hineinragen. Indem das Leitblech 100 auch abschnittsweise in dem Brennerrohr 24 vorliegt bzw. dort angebracht ist, wird das über das Zuführrohr ankommende Gas/Luftgemisch in Teilen frühzeitig in Richtung auf den gewünschten Bereich der Innenwandung des Porenbrenners kanalisiert. Auf diese Weise gelingt eine Zündung in einem frühen Abschnitt des Porenbrennerkörpers völlig unproblematisch. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Leitblech 100 auch bewegbar oder drehbar innerhalb des Hohlzylinders angeordnet sein. Beispielsweise kann sich bei Verwendung eines energiereichen Gas/Luftgemisches eine Kanalisierung desselben erübrigen, da nicht mit Zündproblemen zu rechnen sein sollte, weshalb es sich anbieten würde, das Leitblech 100 parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders auszurichten. Durch die Nähe der Zündquelle zu dem Bereich auf der Außenseite des Porenbrenners 4", in dem eine besonders große Menge an Gas/Luftgemisch austritt, wird auf apparativ einfache und zuverlässige Weise sichergestellt, daß bereits ein einziger Zundfunke ausreicht, die Verbrennung in Gang zu setzen. Selbstverständlich kann in einer weiteren Ausführungsform die auf dem Halter 36 angebrachte Zündquelle 22 drehbar angebracht sein, so daß sie nur im Fall der Zündung an die Außenseite des Porenbrenners 4" heranzuführen ist.
  • Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des in Figur 3 wiedergegebenen Porenbrennersystems 3' bzw. Porenbrenners 4". Hierin ist zu erkennen, daß das Leitblech 100 bereits im Brennerrohr 24 beginnt und sich in den Innenraum des Porenbrenners 4" erstreckt. Das Leitblech 100 ist demgemäß vorzugsweise im Bereich des Brennerrohrs 24 befestigt. Das über das Zuführrohr 26 eingeleitete Gas/Luftgemisch trifft im Brennerrohr 24 auf das Leitblech 100 und wird durch dieses anteilig in Richtung auf einen Innenwandbereich des Porenbrenners 4" umgelenkt.
  • Der Figur 5 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Porenbrennsystems 3' bzw. Porenbrenners 4" gemäß Figur 3 zu entnehmen. Danach ist das Leitblech 100 sowohl im Brennerrohr 24, als auch im Porenbrenner gleichsinnig geneigt angeordnet. Hierfür kann ein einheitlicher Winkel, beispielsweise im Bereich von 20 bis 25°, verwendet werden. In das Porenbrennermaterial ist im Bereich der Außenwandung ein Gewinde eingearbeitet, das mit einem an dem Brennerrohr 24 angebrachten Gegengewinde zu einer sicheren Anbindung führt.
  • Bereits mit dem dargestellten Leitblech 100 läßt sich demgemäß ein Gasgemisch derart führen, daß es zu einer örtlich begrenzten Druckerhöhung im Bereich der Innenseite des als Hohlkörper vorliegenden Porenbrenners kommt. Diese Konstruktion ist ebenfalls von Vorteil zur Aufrechterhaltung einer Flamme bei einem kalten Brenner. Gegebenenfalls ist ein Gebläse vorzusehen, um das Gasgemisch in den Porenbrennerhohlkörper einzubringen bzw. ein vorhandenes Gebläse mit einer erhöhten Leistung auszustatten, da die Druckverluste durch den Einbau eines Leitblechs in der Regel erhöht werden.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gargerät
    2
    Innenraum des Gargeräts
    3, 3'
    Porenbrennersystem
    4, 4', 4"
    Porenbrenner
    6
    Versorgungsleitung
    7, 7'
    formstabiler Formkörper
    8
    Basis mit Gewinde
    10
    Wandung des hohlzylinderförmigen Formkörpers
    12, 14
    Unregelmäßigkeiten bzw. Nuten des Formkörpers
    16
    Oberfläche des Formkörpers
    22
    Zündquelle
    24
    Brennerrohr
    26
    Zufuhrrohr
    28
    Flansch
    34
    Schraubenlöcher
    36
    Halterung
    100
    Leitblech

Claims (27)

  1. Porenbrenner (4, 4', 4"), insbesondere für Gargeräte (1), mit einem Gehäuse, das mindestens einen Einlaß für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff und/oder mindestens einen Einlaß für Luft und/oder mindestens einen Einlaß für Gas und/oder mindestens einen Auslaß für Luft und/oder Gas und/oder Abgase aufweist, wobei das Gehäuse gesintertes Metallpulver und/oder gepreßtes Metalldrahtgestrick in Form mindestens eines formstabilen, porösen Formkörpers (7, 7') aufweist, an dessen Oberfläche (16) und/oder in dessen Porenräumen Reaktionszonen der Flammenentwicklung zur Bildung eines Flächenbrenners vorliegen, und der Formkörper (7, 7') mindestens ein in diesen eingearbeitetes Halterungs- und Befestigungselement als integralen Bestandteil dieses Formkörpers umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Halterungs- und Befestigungselement unmittelbar in das poröse Formkörpermaterial eingearbeitet ist, wobei ein Gewinde (8) in den porösen Formkörper (7) eingedreht ist und mindestens ein Einlaß des formstabilen Formkörpers über das Halterungs- und Befestigungselement mit mindestens einem Zufuhrrohr und/oder Brennerrohr (6, 8, 24, 26) für Luft und/oder Gas verschraubt ist, ohne daß weitere Bauteile nötig sind.
  2. Porenbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    mindestens zwei, zumindest abschnittsweise formschlüssig aneinander anliegende, zusammengefügte Formkörper, die unter Bildung zumindest einer Nut oder Phase miteinander verbunden sind, eine stabile Verbindung eingehen.
  3. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Formkörper (7, 7') im wesentlichen einen Hohlkörper, insbesondere einen Hohlzylinder, darstellt.
  4. Porenbrenner nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
    mindestens eine Verteilvorrichtung (100) zur gezielten Ausrichtung eines Teils des Gas- oder Luftstromes und/oder des Gas/Luftgemischstromes, die wenigstens abschnittsweise im Hohlkörper des Porenbrenners (3') derart anordbar und/oder ausformbar ist, daß ein Teil des Luft- und /oder Gasstromes oder des Gas/Luftgemischstromes in der Weise verteilbar ist, daß die Innenwand des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich der Vorteilervorrichtung, eine inhomogene Druckverteilung erfährt.
  5. Porenbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verteilvorrichtung (100) ein Leitblech darstellt.
  6. Porenbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verteilvorrichtung (100) im wesentlichen metallische und/oder keramische Materialien umfaßt.
  7. Porenbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verteilvorrichtung (100) abschnittsweise oder vollständig in dem Hohlkörper und/oder dem Brennerrohr vorliegt.
  8. Porenbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verteilvorrichtung zumindest abschnittsweise an dem Brennerrohr und/oder dem Hohlkörper befestigbar ist.
  9. Porenbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verteilvorrichtung (100) keine unmittelbare Verbindung mit dem Hohlkörper aufweist.
  10. Porenbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Ablenkfläche der Verteilvorrichtung, insbesondere des Leitblechs (100), gegenüber der Mittelachse des Hohlkörpers, insbesondere Hohlzylinders, geneigt ist.
  11. Porenbrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
    die maximale Querschnittsfläche der Verteilvorrichtung (100) in Richtung der Strömungsrichtung des Gas/Luftgemisches mehr als 50% der Querschnittsfläche des Hohlkörpers im Bereich der Verteilvorrichtung beträgt.
  12. Porenbrennersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß
    die Materialdichten von mindestens zwei aneinander anliegenden Formkörpern im wesentlichen übereinstimmen.
  13. Porenbrenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Materialdichte im Bereich der Verbindungsstelle von zwei aneinander gefügten Formkörpern im wesentlichen der Materialdichte mindestens eines dieser Formkörper entspricht.
  14. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Oberfläche (16) des Formkörpers (7') mindestens eine Unregelmäßigkeit (12, 14), insbesondere mindestens eine Einbuchtung und/oder Erhebung, aufweist, die von der Grundfläche des Formkörpers (7') abweicht.
  15. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke eines Formkörpers (7') variiert, insbesondere mindestens zwei unterschiedliche Stärken aufweist.
  16. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Porenbrenner einen Flachflammenbrenner darstellt.
  17. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (7, 7'), zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich eines Metalldrahtgestrickes, eine Preßdichte im Bereich von etwa 2.5 bis etwa 5 g/cm3, insbesondere von etwa 2.8 bis etwa 4.5 g/cm3, aufweist.
  18. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser des Metalldrahtgestrickes im Bereich von etwa 0.1 bis etwa 0.4 mm, insbesondere von etwa 0.16 bis etwa 0.28 mm liegt.
  19. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalldrahtgestrick 1 bis 5, insbesondere 1, 2 oder 3, Metalldrähte umfasst.
  20. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalldrahtgestrick vor der Verpressung axial oder radial gewickelt vorliegt.
  21. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit besagtem Porenbrenner Flächenbelastungen im Bereich von 20 bis 300 W/cm2, insbesondere von 30 bis 260 W/cm2, zugänglich sind.
  22. Porenbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver und/oder das Metalldrahtgestrick zumindest ein Metall und/oder eine Metalllegierung umfaßt bzw. umfassen, das bzw. die eine Oxidschicht bildet, insbesondere eine Metalllegierung, enthaltend Chrom und/oder Aluminium.
  23. Porenbrennersystem, umfassend einen Porenbrenner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 und mindestens ein Zufuhrrohr für Luft und/oder Gas, das mit einem Einlaß des Porenbrenners verbindbar ist, und/oder mindestens eine Zündvorrichtung, wobei mindestens ein Einlaß des formstabilen Formkörpers über das Halterungs- und Befestigungselement, in Form eines Gewindes, mit mindestens einem Zufuhrrohr und/oder Brennerrohr für Luft und/oder Gas verbunden ist.
  24. Porenbrennersystem nach einem der Ansprüche 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (22) im Bereich der Außenseite des Hohlkörpers in dem Bereich angeordnet ist, zu dessen korrespondierender Innenseite die Verteilvorrichtung (100) den geringsten Abstand aufweist.
  25. Verwendung von Porenbrennern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 oder Porenbrennersystemen gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25 zur Wärme- und/oder Dampferzeugung in Gargeräten (1), insbesondere gasbeheizten Gargeräten, oder in Heizgeräten.
  26. Gargerät, insbesondere gasbeheiztes Gargerät, umfassend mindestens einen Porenbrenner, insbesondere einen Porenbrenner (4, 4', 4") gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 oder ein Porenbrennersystem (3, 3') gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25.
  27. Heizgerät, umfassend mindestens einen Porenbrenner, insbesondere einen Porenbrenner (4, 4') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 oder ein Porenbrennersystem gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25.
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