EP4160092A1 - Flammensperre, gasbrenner und gasheizgerät - Google Patents

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Publication number
EP4160092A1
EP4160092A1 EP22197031.2A EP22197031A EP4160092A1 EP 4160092 A1 EP4160092 A1 EP 4160092A1 EP 22197031 A EP22197031 A EP 22197031A EP 4160092 A1 EP4160092 A1 EP 4160092A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
gas
flame
layer
flame arrestor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22197031.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Richter
Andreas Reinert
Ulf Schmerbeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4160092A1 publication Critical patent/EP4160092A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
    • F23D2209/10—Flame flashback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/28—Fail safe preventing flash-back or blow-back

Definitions

  • the invention relates to a flame arrestor, a gas burner and a gas heater.
  • Gas burners for condensing boilers often consist of perforated metal sheets, which can be flat, curved or designed as cylinders.
  • a combustion gas or mixture of combustion gas and air provided for the gas burner flows from behind through the holes in the plate and is ignited and burned on the front.
  • the flame speeds during combustion vary. If the flame speed is higher than the outflow speed of the combustible gas mixture from the holes in the burner, a so-called flashback can occur in the gas-air mixture path in front of the burner. Such a flashback can also occur if the temperature of the perforated plate on the back is higher than the ignition temperature of the gas/air mixture used.
  • the fuel gas e.g. propane, methane, hydrogen or mixtures thereof
  • the gas-air mixture then unintentionally burns before the burner or in the upstream combustion gas path.
  • the consequences can be a pressure surge triggered by the combustion and/or a high thermal load on components in the combustion gas path and/or other inlets.
  • a (plastic) impeller of a fan in the air supply can thermally deform or be damaged by a pressure surge.
  • At least one Flame arrestor is provided, which extends over a line cross-section of the combustion gas path, the air supply or the fuel gas supply.
  • the flame barrier can extend over the entire flow cross-section of the combustion gas path and, in particular, do not allow any bypass flow.
  • the flame arrestor can be made of a high temperature resistant material such as a metal, a ceramic or mixtures thereof.
  • the flame arrestor can be (permanently) fixed in or between housing sections of the combustion gas path.
  • the flame arrester has the lowest possible tendency to soiling and/or high self-cleaning suitability during operation, because dust is often also introduced via the combustion gas (or the ambient air that is mixed in). Such contamination can lead to a significant increase in pressure loss, which can lead to a loss of performance of the gas heater.
  • a flame arrester for a combustion gas path of a gas burner which is set up to at least stop a flame of the gas burner, contributes to the solution.
  • the flame barrier is formed with at least two metallic layers that are in planar contact, with at least one first layer comprising expanded metal.
  • the flame arrester is suitable or set up for a specific configuration of the gas burner, so that it can be permanently positioned in particular in the immediate vicinity of or in the vicinity of the gas burner.
  • the flame arrester is in particular a stable or dimensionally stable component.
  • the shape of the flame arrester can be adapted to the configuration of the combustion gas path of a gas burner, for example in such a way that it can be integrated there without allowing a bypass for combustion gas.
  • the flame arrester can have a gas-permeable section for the passage of combustion gas and a gas-impermeable section for attachment to/in the combustion gas path or for gas flow deflection.
  • the flame arrestor can be formed in particular with two, three or even four metallic layers. All layers are preferably metallic, in particular made with a high-temperature-resistant metal. The layers are provided in particular with different semi-materials, which can differ in particular with regard to their mechanical stability, gas permeability and/or structure. At least one of the layers can have metal elements of the following form: fibers, wires, sheets or sheet metal elements, sintered foil or sintered foil elements. The layers are preferably stable themselves, for example not designed as a (pure) coating of another layer.
  • the layers contact each other areally, ie in particular with opposite large layer surfaces of adjacent layers. With such a contact, a large-area overlapping of both layers is achieved, which can amount to practically 100%. It is possible that the layers are first cut or manufactured (with the same dimensions) and then arranged so that they overlap one another.
  • the layers can form a kind of sandwich composite.
  • the contact can be implemented via a large number of (small) contact points and/or a plurality/large number of (large) contact areas, in particular taking into account the structure of the adjacent layers.
  • At least one (first) layer of the flame barrier comprises or even consists entirely (only) of expanded metal.
  • Expanded metal also known as expanded metal
  • the meshes or passage openings can in particular be designed in one of the following ways: rhombus, long bar, hexagon, rounded, square.
  • a sheet of expanded metal may present a textured surface having a plurality of peaks or valleys, but may also have a substantially smooth surface when (finally) rolled flat. With a layer of expanded metal, a flow cross-section in the range of approx.
  • This (first) layer with expanded metal can be designed as a support layer for the further layers, so that (only or essentially) this layer creates the structural integrity of the shape of the flame arrestor.
  • Thin metal foils provide on the one hand a low thermal mass and a small opening length (in the flow direction of the combustion gas) and on the other hand a low mechanical stability.
  • a coarse, thick expanded metal can be used as a support structure.
  • the effective opening length and the thermal mass can be increased.
  • the flame barrier can have at least one (second) layer, comprising at least one element from the following group: grid, fleece, woven fabric, knitted fabric.
  • second layer comprising at least one element from the following group: grid, fleece, woven fabric, knitted fabric.
  • fibers and/or wires are used in particular, which are arranged in an orderly and/or chaotic manner in relation to one another. Through openings (straight, curved, etc.) are formed in the layer or with the fibers and/or wires, which allow the combustion gas to flow through. It is preferred that the mechanical properties and/or the flow properties are adjusted substantially in the same way over the (individual) layer.
  • the flame barrier can have a plurality of (in particular second or further) layers which have different opening widths from one another.
  • the mesh width of the expanded metal layer can differ from the opening width of a further layer. It is possible for the layers not comprising expanded metal to have different opening widths from one another, with the size of the opening width being able to increase and/or decrease in the flow direction of the combustion gas. All opening widths of the (second or further) layer are preferably smaller than the mesh width of the (first) layer with expanded metal.
  • the at least two layers, in particular all layers are (directly and/or indirectly) bonded to one another.
  • a material connection can be formed in particular at the common contact points of the layers, in particular over the surface of the layers, with preferably evenly distributed connections being formed.
  • a material connection in this sense is present when a layer connection is made which, under normal circumstances, can no longer be detached, except by destruction.
  • the connection can be made with native and/or dissimilar additional materials. These include, for example, welded and/or sintered connections.
  • a composite of the layers can be produced, for example, by sintering at high temperatures in a vacuum or under a hydrogen atmosphere. It is (alternatively) possible to use a resistance welding process to make such connections. An advantageous effect of this material connection is the avoidance of delamination of the individual layers.
  • the flame arrestor can be designed as a flat plate arrangement or as a pot-shaped insert.
  • the at least two layers can form a plate or enclose a hollow cylinder. This makes it possible to form a flame arrestor that can be positioned parallel or aligned at a constant distance from a burner body of a gas heater.
  • a gas burner of a gas heating device comprising a burner body with a burner surface, at the back of which a combustion gas path is connected, and wherein at least one flame arrester disclosed here is arranged with a distance of at least 1 mm [millimeters], the (second ) layer (without expanded metal) is positioned closer to the burner face than the (first) layer (with expanded metal).
  • a gas burner is designed in particular to be installed in a gas heater and to interact with a corresponding combustion gas path and a combustion chamber.
  • the gas burner may be a device having at least one burner body having a plurality of pores or burner holes through which the combustion gas can pass and then be ignited outside to form a flame there.
  • the burner body can be designed, for example, in the manner of a flat burner with a rectangular cross section or in the manner of a cylinder burner closed on one side.
  • the combustion gas is fed to the burner body in particular from the rear, ie opposite the flame, so that the combustion gas path usually extends to the burner body or the burner surface or ends there.
  • the flames are usually generated on or above the front of the burner surface. The flames are not in contact with the flame arrestor during normal operation.
  • the burner surface represents in particular the area of the burner body which forms the plurality of burner holes or to which the flame(s) are formed adjacent.
  • the gas burner can be a set of burner body and flame arrestor, e.g. B. the flame arrester relative to the burner body can be pre-fixed and / or aligned. It is possible for the burner body and flame arrester to be fastened to or in the gas heater using common connecting means, for example via a common or composite flange. It is preferred that each burner body is assigned (only) a single flame arrestor of the type disclosed here.
  • the rear of the torch body can be considered the end of the combustion gas path. It is therefore proposed in particular that the flame arrestor does not lie directly against the rear side of the burner body, but rather that a preferably uniform gap with a predetermined distance is initially provided there.
  • the distance is designed in such a way that (only) in the event of a flashback, the flame front can spread into the gap and thus cover the surface of the flame area over a larger area.
  • the distance is preferably in the range above 1 mm and is preferably at least 3 mm or even at least 5 mm. It is particularly preferred that the distance selected is no greater than 20 mm, particularly in the case of gas heaters for a single-family home.
  • the specified upper limit of the distance is useful in order to limit the ignitable volume of combustion gas in the combustion gas path. This reduces the noise development and/or the pressure wave of the flashback.
  • the upper limit of the distance can also be chosen to suit the structure or the load limit of the layers of the flame arrestor. Another advantage of this distance is that the heat input into the flame arrestor can be adjusted or limited during normal operation of the gas heater, which benefits the long-term, uniform functionality of the flame arrestor.
  • the distance or the selected distance is also important in the event of a flashback, for example due to delayed ignition, because this reduces the area loading of the flame arrestor.
  • the hot gas flowing back through the burner surface is distributed over a larger area in the gap, which means that the heat or energy to be absorbed is also distributed over a larger area. Furthermore, the flow rate is reduced and the dwell time is increased, which favors flame extinguishing.
  • the gas burners or burner bodies may be sheet metal components that are partially perforated or punched by punching.
  • the total area of all burner holes is rather small in gas burners for (almost) pure hydrogen (as combustion gas) compared to gas burners for natural gas because the flame speed of hydrogen is significantly higher than the flame speed of natural gas.
  • hydrogen burners may have larger passive surface areas, i.e. individual burner holes or groups of burner holes have a larger passive area around them.
  • the following design can be advantageous precisely for such gas burners.
  • the burner surface may have a plurality of burner holes that together form a burner hole surface.
  • the flame arrestor may have a plurality of through openings which together form a through opening area.
  • the ratio is at least 5.0 or even at least 10.0.
  • the burner hole area (A B ) can be determined as the sum of the (mean) hole cross-sections of the burner holes of the burner body.
  • the through-opening area (A F ) can be determined as the sum of the (minimum and/or the median) opening cross-sections of the through-openings of the flame arrester immediately opposite the rear side.
  • the areas considered here cover in particular the entire overlapping or (common) gas flow section of the burner body and flame arrestor.
  • a gas heater is designed with at least one gas burner with a flame arrester.
  • a gas heater is designed with at least one gas burner with a flame arrester.
  • a flame arrester of the type disclosed here for extinguishing a flashback flame of a gas burner of a gas heater is also proposed.
  • the use applies in particular to gas burners or gas heaters, as described above or with reference to the description of the figures.
  • Example 1 (mesh in mm): Third layer (top layer): R 0.6 ⁇ 0.5 - 0.2 ⁇ 0.12 Second layer (intermediate layer): R 1 x 0.75 - 0.27 x 0.15 First layer (with expanded metal, support layer): R 10 ⁇ 5 - 1 ⁇ 0.5 Third layer (top layer): R 0.75x0.6 - 0.2x0.12 Second layer (intermediate layer): R 1 x 0.75 - 0.27 x 0.15 First layer (with expanded metal, support layer): R 10 ⁇ 5 - 1 0.5
  • the multi-layer, in particular at least 3-layer, structures had significantly improved robustness.
  • the structure according to Example 2 showed a lower susceptibility to soiling in a soiling test because the mesh size is coarser.
  • Configurations with, for example, (mesh) R 0.85 ⁇ 0.65 and R1 ⁇ 0.75 seem sensible as (third) top layers.
  • Configurations with, for example, (mesh) R 1.5 ⁇ 1 and R 2 ⁇ 1.3 seem sensible as a (second) intermediate layer.
  • combustion gas path 2 shows the basic structure of a gas heater 11.
  • the combustion gas path 2 can be supplied or created from two line connections, a line connection for combustion gas with an adjusting element 22 (valve) for the metered, controlled addition of combustion gas into a flow of ambient air, which is added with a conveyor device 21 (fan) via a combustion air path 20 can.
  • the Combustion gas or gas mixture passes through the gas burner 3 and can be ignited outside by means of an ignition device 25 .
  • the resulting flames 4 are normally arranged outside of the gas burner 3 in a combustion chamber 28, whereby z. B. an external, flowed through with a heating water heat exchanger 26 can be heated.
  • FIG. 2 shows a cross section through an embodiment of a gas burner 3 which can be fastened to a housing 29 which (also) forms or delimits the combustion gas path 2 .
  • a flange receptacle can be provided in the housing 29, to which a set consisting of the burner body 12 and the flame arrestor 1 can be screwed together (at the front) via a flange 30.
  • flame arrestor 1 and burner body 12 are designed coaxially with respect to a common axis 24 .
  • the burner body 12 and preferably also the flame arrestor 1 are sealed gas-tight on the front side opposite the outlet of the combustion gas path 2, so that the combustion gas exits radially (evenly distributed) via a large number of (groups of) burner holes 16 and generates a front of flames 4 outside .
  • the burner body 12 can be formed with a perforated, cylindrical sheet metal which forms a burner surface 13 .
  • a multi-layer metallic flame arrester 1 is arranged at a predetermined distance 15.
  • 3 serves to illustrate the structure of the set consisting of the burner body 12 and a preferred embodiment of the flame arrestor 1 in the event of an (undesirable) Flashback, with the arrows showing the (opposite) flow direction of the hot and possibly ignited gas flow in this case.
  • up in 3 is the combustion chamber 28, which is delimited by the burner surface 13 of the burner body 12 and in which the flames are usually formed.
  • the (e.g. cylindrical) burner body 12 has a large number of burner holes 16 with a predetermined hole width 18 (possibly hole diameter), which extend through the burner body 12 and open out on a rear side 14 of the burner body 12 .
  • a (likewise cylindrical) flame arrestor 1 is provided at a predetermined distance 15 therefrom.
  • the flame arrester 1 arranged in the combustion gas path 2 has a 3-layer structure, the flame arrester 1 being formed with three metallic layers 5, 6, 7 that are in surface contact, with at least a first layer 5 comprising expanded metal.
  • the first layer 5 (support layer) with the expanded metal is positioned furthest away from the burner body 12, through openings 17 with a mesh size 8 being formed with the expanded metal.
  • a second layer 6 (intermediate layer) is provided which is bonded to it and has a large number of through-openings 17 with a (first) opening width 19 .
  • a third layer 7 (cover layer) is provided radially further outward and is bonded to the second layer 6 and has a plurality of through openings 17 with an opening width 23 (second, different from the first—here smaller).
  • the distance 15 and/or the dimensions or distribution of the passage openings 17/burner holes 16 is selected such that the hot, possibly ignited gas can spread well over the surface of the (third layer 7 of) the flame arrestor 1 in the event of an unwanted
  • FIG. 12 shows a perspective view of an embodiment of a flame arrestor 1, which is designed with a front flange 30, on which a first layer 5 with expanded metal is arranged on the inside and a further metallic second layer 6 is arranged on the outside. Opposite the flange 30 can with the Hollow cylinders 10 formed in layers 5, 6 can be sealed in a gas-tight manner, so that combustion gas flowing into the hollow body can flow out radially via through-openings (not shown) in layers 5, 6.
  • FIG 5 illustrates a side view of a flame arrester 1, which is designed in the manner of a plate 9 and z. B. can be combined with a so-called flat burner.
  • the gas burner can be designed with an external gas-tight section and a section with a perforated burner surface 13 lying therein.
  • the combustion chamber 28 and the combustion gas path 2 behind the rear side 14 of the burner surface 13 are also shown for orientation.
  • the flame arrestor 1 is designed with 2 layers, namely with a first (support) layer 5 comprising expanded metal and a (single) second metallic layer 6.
  • the composite of the first layer 5 and second layer 6 can be closed with spacers the burner surface 13 can be arranged at a predetermined distance 15 .
  • a first layer 5 is shown schematically, which is formed (exclusively) with an expanded metal, the expanded metal being able to define a specifically definable mesh size 8 .
  • a flame arrester was specified whose structure can be easily, flexibly and cost-effectively adapted to various operating or environmental conditions in gas burners or gas heaters.
  • a gas heater was also proposed in which mechanical and/or thermal loads due to flashbacks can be reduced or avoided.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flammensperre (1) für einen Verbrennungsgasweg (2) eines Gasbrenners (3), die eingerichtet ist, eine Flamme (4) des Gasbrenners (3) zumindest aufzuhalten. Die Flammensperre (1) ist mit mindestens zwei sich flächig kontaktierenden metallischen Lagen (5, 6, 7) gebildet, wobei zumindest eine erste Lage (5) Streckmetall umfasst. Weiter werden auch ein Gasbrenner (3) und ein Gasheizgerät (11) vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flammensperre, einen Gasbrenner und ein Gasheizgerät.
  • Gasbrenner für Brennwertheizgeräte bestehen häufig aus gelochten Blechen, welche flach, gewölbt oder auch als Zylinder ausgeführt sein können. Ein für den Gasbrenner bereitgestelltes Verbrennungsgas bzw. Brenngasluftgemisch strömt von hinten durch die Löcher des Bleches und wird auf der Vorderseite gezündet und verbrannt.
  • Je nach Zusammensetzung des Brenngases (z. B. Propan, Methan, Wasserstoff oder Gemische daraus) ergeben sich unterschiedliche Flammengeschwindigkeiten in der Verbrennung. Ist die Flammengeschwindigkeit höher als die Ausströmgeschwindigkeit des Brenngaslustgemisches aus den Löchern des Brenners, kann es zu einem sogenannten Flammenrückschlag hinein in den Gasluftgemischweg vor dem Brenner kommen. Ein solcher Flammenrückschlag kann auch entstehen, wenn die Lochblechtemperatur auf der Rückseite höher als die Zündtemperatur des verwendeten Gasluftgemisches ist.
  • Bei derartigen Rückzündungen bzw. Flammenrückschlägen verbrennt dann ungewollt das Gasluftgemisch schon vor dem Brenner bzw. in dem vorgelagerten Verbrennungsgasweg. Die Folgen können ein durch die Verbrennung ausgelöster Druckstoß und/oder eine hohe thermische Belastung von Bauteilen im Verbrennungsgasweg und/oder weiterer Zuläufe sein. Zum Beispiel kann ein (Kunststoff-) Laufrad eines Gebläses in der Luftzufuhr sich thermisch verformen oder durch einen Druckstoß beschädigt werden.
  • Zur Reduzierung dieser Rückzündungen bzw. Flammenrückschläge bzw. deren Folgen für das Gasheizgerät kann zwischen der Luftzufuhr und dem Brenner mindestens eine Flammensperre vorgesehen ist, die sich über einen Leitungsquerschnitt des Verbrennungsgasweges, der Luftzufuhr oder der Brenngaszufuhr erstreckt. Mit der Vorsehung einer Flammensperre in dem mit Gas betriebenen Heizgerät kann bei Auftreten eines Flammenrückschlages in dem Verbrennungsgasweg die Flamme zum Erlöschen gebracht werden, bevor eine thermische Überlastung von Bauteilen auftritt und/oder bevor der bei der Rückzündung entstehende Druckimpuls so hoch wird, dass Bauteile mechanisch überlastet werden.
  • Die Flammensperre kann sich über den gesamten Strömungsquerschnitt des Verbrennungsgaswegs hinweg erstrecken, und insbesondere keinen Bypass-Strom zulassen. Die Flammensperre kann aus einem hochtemperaturfesten Material gefertigt sein, wie z.B. einem Metall, einer Keramik oder Mischungen daraus. Die Flammensperre kann in oder zwischen Gehäuseabschnitten des Verbrennungsgaswegs (dauerhaft) fixiert sein.
  • Neben der mechanischen und thermischen Stabilität der Flammensperre sowie deren Funktion, eine auftreffende Flammenfront aufzuhalten bzw. sogar (zumindest teilweise) zu löschen, gibt es weitere Anforderungen. Hierzu zählt beispielsweise, dass die Flammensperre eine möglichst geringe Verschmutzungsneigung und/oder hohe Selbstreinigungseignung im Betrieb hat, denn oft werden auch Stäube über das Verbrennungsgas (bzw. die beigemischte Luft der Umgebung) mit eingetragen. Solche Verschmutzungen können zu einer nennenswerten Druckverluststeigerung führen, welche zu einem Leistungsverlust des Gasheizgeräts führen können.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern und insbesondere eine Flammensperre anzugeben, deren Aufbau an verschiedene Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen bei Gasbrennern bzw. Gasheizgeräten einfach, flexibel und kosteneffizient anpassbar ist. Weiter ist ein Gasheizgerät zu schaffen, bei dem mechanische und/oder thermische Belastungen aufgrund von Flammenrückschlägen vermindert oder vermieden werden können.
  • Diese Aufgabe wird insbesondere mit einer Flammensperre gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Gasbrenner gemäß Anspruch 6, einem Gasheizgerät gemäß Anspruch 8 sowie einer Verwendung gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen angegeben Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und führen zu weiteren Ausführungsvarianten. Die Beschreibung, insbesondere mit Bezug auf die Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Zur Lösung trägt eine Flammensperre für einen Verbrennungsgasweg eines Gasbrenners bei, die eingerichtet ist, eine Flamme des Gasbrenners zumindest aufzuhalten. Die Flammensperre ist mit mindestens zwei sich flächig kontaktierenden metallischen Lagen gebildet ist, wobei zumindest eine erste Lage Streckmetall umfasst.
  • Die Flammensperre ist geeignet bzw. für eine konkrete Ausgestaltung des Gasbrenners eingerichtet, so dass diese insbesondere in unmittelbarer Nähe bzw. Umgebung des Gasbrenners dauerhaft positionierbar ist. Die Flammensperre ist insbesondere ein stabiles bzw. formfestes Bauteil. Die Form der Flammensperre kann an die Konfiguration des Verbrennungsgasweges eines Gasbrenners angepasst sein, z.B. in der Weise, dass diese dort integrierbar ist, ohne einen Bypass für Verbrennungsgas zu erlauben. Die Flammensperre kann einen gasdurchlässigen Abschnitt zum Durchtritt von Verbrennungsgas und einen gasundurchlässigen Abschnitt zur Befestigung an/in dem Verbrennungsgasweg bzw. zur Gasströmungsumlenkung aufweisen.
  • Die Flammensperre kann insbesondere mit zwei, drei oder sogar vier metallischen Lagen gebildet sein. Bevorzugt sind alle Lagen metallisch, insbesondere hergestellt mit einem hochtemperaturfesten Metall. Die Lagen sind insbesondere mit unterschiedlichen Halbmaterialien bereitgestellt, wobei diese sich insbesondere hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität, Gasdurchlässigkeit und/oder Aufbau unterscheiden können. Mindestens eine der Lagen kann Metallelemente der folgenden Form aufweisen: Fasern, Drähte, Bleche bzw. Blechelemente, Sinterfolie bzw. Sinterfolienelemente. Die Lagen sind bevorzugt selbst eigenständig stabil, also zum Beispiel nicht als (reine) Beschichtung einer anderen Lage ausgeführt.
  • Die Lagen kontaktieren sich flächig, also insbesondere mit gegenüberliegenden großen Lagenoberflächen benachbarter Lagen. Mit einem solchen Kontakt wird eine großflächige Überlappung beider Lagen erreicht, wobei diese bis zu praktisch 100 % betragen kann. Es ist möglich, dass die Lagen zunächst (mit gleichen Abmessungen) zugeschnitten bzw. hergestellt und dann aufeinander überdeckend angeordnet werden. Die Lagen können eine Art Sandwich-Verbund bilden. Der Kontakt kann - insbesondere unter Berücksichtigung des Aufbaus der benachbarten Lagen - über eine Vielzahl (kleiner) Kontaktstellen und/oder eine Mehrzahl / Vielzahl (großer) Kontaktbereiche realisiert sein.
  • Zumindest eine (erste) Lage der Flammensperre umfasst oder besteht sogar vollständig (nur) aus Streckmetall. Streckmetall (auch als Streckgitter bekannt) von Maschen bzw. Durchgangsöffnungen in der Oberfläche definiert, welche insbesondere durch versetzte Schnitte (keine Ausstanzungen) und einer streckenden Verformung eines Metallbands entstehen. Durch das Strecken ("Kaltrecken") erhält das Streckmetall eine hohe Festigkeit und/oder Flächenstabilität. Die Maschen bzw. Durchgangsöffnungen können insbesondere nach einer der folgenden Arten ausgebildet sein: Raute, Langsteg, Sechseck, Rundung, Quadrat. Eine Streckmetall-Lage kann eine strukturierte, eine Vielzahl von Spitzen oder Tälern aufweisende Oberfläche bilden, wobei auch möglich ist, dass diese eine im Wesentlichen glatte Oberfläche hat, wenn sie (final) flachgewalzt wurde. Mit einer Lage aus Streckmetall kann ein durchströmbarer Querschnitt im Bereich von ca. 10 % bis ca. 90 % eingestellt werden. Niedrige Werte sind dabei nicht optimal für den Druckverlust. Sehr hohe Porositäten können nachteilig sein, weil sie zu einer reduzierten thermischen Masse führen, so dass ggf. ein Bereich von 30% bis 65 % bevorzugt sind. Diese (erste) Lage mit Streckmetall kann als Stützlage für die weiteren Lagen ausgestaltet sein, so dass (nur bzw. wesentlich) diese Lage die strukturelle Integrität der Form der Flammensperre erzeugt.
  • Dünne Metallfolien stellen einerseits eine geringe thermische Masse und eine geringe Öffnungslänge (in Strömungsrichtung des Verbrennungsgases) und andererseits eine geringe mechanische Stabilität bereit. Im Gegensatz dazu kann ein grobes, dickes Streckmetall als Stützstruktur eingesetzt werden. In Kombination mit der mindestens einen weiteren Lage kann die effektive Öffnungslänge und die thermische Masse erhöht werden.
  • Die Flammensperre kann mindestens eine (zweite) Lage aufweisen, zumindest umfassend ein Element aus der folgenden Gruppe: Gitter, Vlies, Gewebe, Gestrick. Zum Aufbau dieser Lagen werden insbesondere Fasern und/oder Drähte eingesetzt, die geordnet und/oder chaotisch zueinander angeordnet sind. In der Lage bzw. mit den Fasern und/oder Drähten sind (gerade, gekrümmte, etc.) Durchgangsöffnungen gebildet, die ein Durchströmen des Verbrennungsgases ermöglichen. Bevorzugt ist, dass die mechanischen Eigenschaften und/oder die Strömungseigenschaften über die (einzelne) Lage im Wesentlichen gleichartig eingestellt sind.
  • Die Flammensperre kann mehrere (insbesondere zweite bzw. weitere) Lagen aufweisen, die voneinander verschiedene Öffnungsweiten aufweisen. Insbesondere kann sich die Maschenweite der Streckmetall-Lage von der Öffnungsweite einer weiteren Lage unterscheiden. Es ist möglich, dass die Lagen, die kein Streckmetall umfassen, voneinander verschiedene Öffnungsweiten haben, wobei die Größe der Öffnungsweite in Strömungsrichtung des Verbrennungsgases zu- und/oder abnehmen kann. Bevorzugt sind alle Öffnungsweiten der (zweiten bzw. weiteren) Lage kleiner als die Maschenweite der (ersten) Lage mit Streckmetall.
  • Es ist möglich bzw. bevorzugt, dass die mindestens zwei Lagen, insbesondere alle Lagen, (mittelbar und/oder unmittelbar) miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Eine stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere an den gemeinsamen Kontaktstellen der Lagen ausgebildet sein, insbesondere über die Oberfläche der Lagen, wobei bevorzugt gleichmäßig verteilte Verbindungen ausgebildet sind. Eine stoffschlüssige Verbindung in diesem Sinne liegt vor, wenn eine Lagenverbindung hergestellt ist, die unter normalen Umständen, außer durch Zerstörung nicht mehr gelöst werden kann. Hergestellt werden kann die Verbindung mit arteigenen und/oder mit artfremden Zusatzwerkstoffen. Hierzu zählen beispielsweise Schweiß- und/oder Sinterverbindungen. Die Herstellung eines Verbundes der Lagen kann z.B. durch Versinterung bei hohen Temperaturen im Vakuum oder unter Wasserstoffatmosphäre erzeugt werden. Es ist (alternativ) möglich, ein Widerstandschweißverfahren zur Herstellung solcher Verbindungen einzusetzen. Ein vorteilhafter Effekt dieser stoffschlüssigen Verbindung ist die Vermeidung von Delaminationen der einzelnen Lagen.
  • Die Flammensperre kann als ebene Plattenanordnung oder topfförmiger Einsatz ausgebildet sein. Hierfür können die mindestens zwei Lagen eine Platte bilden oder einen Hohlzylinder umschließen. Damit ist es möglich eine Flammensperre zu formen, die parallel bzw. mit einem gleichbleibenden Abstand hin zu einem Brennerkörper eines Gasheizgerätes ausgerichtet positionierbar ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Gasbrenner eines Gasheizgeräts vorgeschlagen, umfassend einen Brennerkörper mit einer Brennerfläche, an deren Rückseite sich ein Verbrennungsgasweg anschließt, und wobei mindestens eine hier offenbarte Flammensperre mit einem Abstand von mindestens 1 mm [Millimeter] angeordnet ist, wobei die (zweite) Lage (ohne Streckmetall) näher der Brennerfläche positioniert ist als die (erste) Lage (mit Streckmetall).
  • Ein Gasbrenner ist insbesondere eingerichtet, in ein Gasheizgerät eingebaut zu werden und mit einem entsprechenden Verbrennungsgasweg und einem Brennraum zusammenzuwirken. Der Gasbrenner kann eine Vorrichtung sein, die zumindest einen Brennerkörper aufweist, der eine Vielzahl von Poren bzw. Brennerlöchern aufweist, durch die das Verbrennungsgas hindurchtreten und dann außerhalb ge- bzw. entzündet werden kann, um dort eine Flamme zu bilden. Der Brennerkörper kann beispielsweise nach Art eines flachen, im Querschnitt rechteckigen Flachbrenners oder nach Art eines einseitig geschlossenen Zylinderbrenners ausgeführt sein. Das Verbrennungsgas wird dem Brennerkörper insbesondere rückseitig, also gegenüberliegend von der Flamme, zugeführt, so dass sich üblicherweise der Verbrennungsgasweg bis hin zum Brennerkörper bzw. der Brennerfläche erstreckt bzw. dort endet. Die Flammen werden üblicherweise auf bzw. oberhalb der Vorderseite der Brenneroberfläche erzeugt. Die Flammen sind im regulären Betrieb nicht in Kontakt mit der Flammensperre. Die Brennerfläche stellt insbesondere den Bereich des Brennerkörpers dar, der die Vielzahl von Brennerlöchern ausbildet bzw. zu dem benachbart die Flamme(n) ausgebildet sind. Der Gasbrenner kann ein Set aus Brennerkörper und Flammensperre darstellen, wobei z. B. die Flammensperre relativ zum Brennerkörper vorfixiert und/oder ausrichtbar sein kann. Es ist möglich, dass Brennerkörper und Flammensperre mit gemeinsamen Verbindungsmitteln an bzw. in dem Gasheizgerät befestigbar sind, beispielsweise über einen gemeinsamen bzw. zusammengesetzten Flansch. Bevorzugt ist, dass jedem Brennerkörper (nur) eine einzelne Flammensperre der hier offenbarten Art zugeordnet ist.
  • Die Rückseite des Brennerkörpers kann als Ende des Verbrennungsgaswegs betrachtet werden. Es wird also insbesondere vorgeschlagen, dass die Flammensperre nicht direkt an der Rückseite des Brennerkörpers anliegt, sondern dass dort zunächst ein bevorzugt gleichmäßiger Spalt mit einem vorgegebenen Abstand vorgesehen ist. Der Abstand ist insbesondere so gestaltet, dass (nur) im Fall eines Flammenrückschlages sich die Flammenfront in den Spalt hinein ausbreiten und damit großflächiger die Oberfläche der Flammenfläche beauftragen kann. Der Abstand liegt bevorzugt im Bereich oberhalb von 1 mm und beträgt bevorzugt mindestens 3 mm oder sogar mindestens 5 mm. Besonders bevorzugt ist, dass der Abstand nicht größer als 20 mm gewählt wird, insbesondere bei Gasheizgeräten für ein Einfamilienhaus. Die angegebene Obergrenze des Abstandes ist sinnvoll, um das zündbare Volumen von Verbrennungsgas im Verbrennungsgasweg zu begrenzen. Dadurch wird die Geräuschentwicklung und/oder die Druckwelle des Flammenrückschlags reduziert. Die Obergrenze des Abstandes kann neben der konkreten Gestalt des Brennerkörpers ggf. auch von dem Aufbau bzw. der Belastungsgrenze der Lagen der Flammensperre angepasst gewählt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Abstandes ist, dass der Wärmeeintrag in die Flammensperre während des normalen Betriebes des Gasheizgeräts eingestellt bzw. begrenzt werden kann, was einer langzeitig gleichmäßigen Funktionalität der Flammensperre zugutekommt.
  • Es wird als sehr vorteilhaft angesehen, eine Querströmung zwischen Flammensperre und Brennerfläche zu ermöglichen, damit die gesamte Oberfläche der Flammensperre durchströmt und damit genutzt werden kann. Bei einem Abstand von 0 mm würde die Flammensperrenfläche direkt unter bzw. benachbart der Brennerlöcher durchströmt. Im Regelbetrieb ergeben sich dadurch hohe Druckverluste durch die Flammensperre. Wird dagegen ein Abstand vorgesehen, wird z.B. ein Brennerloch von 0,5 mm2 [Quadratmillimeter] Querschnittsfläche aus z.B. 5,0 mm2 Querschnittsfläche der Flammensperre versorgt. Dadurch sinken die Druckverluste der Flammensperre stark. Auch im Fehlerfall bei einem Flammenrückschlag durch z.B. eine verzögerte Zündung ist der Abstand bzw. das gewählte Abstandsmaß wichtig, weil so die Flächenbelastung der Flammensperre reduziert wird. Das durch die Brennerfläche rückströmende heiße Gas verteilt sich im Spalt auf eine größere Fläche, wodurch auch die aufzunehmende Hitze bzw. Energie auf eine größere Fläche verteilt wird. Weiterhin wird auch die Strömungsgeschwindigkeit gesenkt und die Verweilzeit erhöht, was die Flammlöschung begünstigt.
  • Die Gasbrenner bzw. Brennerkörper sind ggf. Blechbauteile, die durch Stanzen partiell perforiert bzw. gelocht werden. Die Gesamtfläche aller Brennerlöcher ist bei Gasbrennern für (fast) reinen Wasserstoff (als Verbrennungsgas) im Vergleich zu Gasbrennern für Erdgas eher gering, weil die Flammengeschwindigkeit von Wasserstoff deutlich höher ist als die Flammengeschwindigkeit von Erdgas. Dadurch weisen Wasserstoffbrenner unter Umständen größere passive Flächenanteile auf, d.h. einzelne Brennerlöcher oder Brennerloch-Gruppen haben eine größere passive Fläche um sich herum. Um insbesondere (auch) für diesen Fall eine effektive Flammensperre bereitzustellen, kann gerade für derartige Gasbrenner nachfolgende Auslegung vorteilhaft sein.
  • Die Brennerfläche kann eine Vielzahl von Brennerlöchern aufweisen, die zusammen eine Brennerlöcherfläche bilden. Die Flammensperre kann eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweisen, die zusammen eine Durchgangsöffnungsfläche bilden. Es ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass ein Verhältnis (V) von Durchgangsöffnungsfläche (AF) zu Brennerlöcherfläche (AB) mindestens 3,0 beträgt (V = AF / AB ≥ 3,0). Bevorzugt beträgt das Verhältnis mindestens 5,0 oder sogar mindestens 10,0. Die Brennerlöcherfläche (AB) kann bestimmt werden als Summe der (mittleren) Lochquerschnitte der Brennerlöcher des Brennerkörpers. Die Durchgangsöffnungsfläche (AF) kann bestimmt werden als Summe der (minimalen und/oder der der Rückseite unmittelbar gegenüberliegenden, mittleren) Öffnungsquerschnitte der Durchgangsöffnungen der Flammensperre. Die hier betrachteten Flächen erfassen insbesondere den gesamten Überdeckungs- bzw. (gemeinsamen) Gasdurchströmungsabschnitt von Brennerkörper und Flammensperre.
  • Es ist bevorzugt, dass ein Gasheizgerät mit mindestens einem Gasbrenner mit Flammensperre ausgeführt ist. Zum Aufbau des Gasheizgerätes wird auf die Einleitung sowie die nachfolgende Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Einem weiteren Aspekt folgend wird auch die Verwendung einer Flammensperre der hier offenbarten Art zum Erlöschen einer Rückschlagflamme eines Gasbrenners eines Gasheizgerätes vorgeschlagen. Die Verwendung gilt insbesondere für Gasbrenner bzw. Gasheizgeräte, wie sie vorstehend oder mit Bezug auf die Figurenbeschreibung beschrieben sind.
  • Es wurden mit verschiedenen Aufbauten der mehrlagigen Flammensperre Tests durchgeführt, wobei insbesondere die folgende Ausführungsbeispiele besonders gute Ergebnisse hinsichtlich des Druckverlusts, der Flammenlöschungsfunktion und der Verschmutzungsneigung zeigten, insbesondere bei einer verzögerten Zündung: Beispiel 1 (Mesh in mm):
    Dritte Lage (Decklage): R 0,6 × 0,5 - 0,2 × 0,12
    Zweite Lage (Zwischenlage): R 1 × 0,75 - 0,27 × 0,15
    Erste Lage (mit Streckmetall, Stützlage): R 10 × 5 - 1 × 0,5
    Beispiel 2 (Mesh in mm):
    Dritte Lage (Decklage): R 0,75 × 0,6 - 0,2 × 0,12
    Zweite Lage (Zwischenlage): R 1 × 0,75 - 0,27 × 0,15
    Erste Lage (mit Streckmetall, Stützlage): R 10 × 5 - 1 × 0,5
  • Insbesondere wurde festgestellt, dass die mehrlagigen, insbesondere mindestens 3-lagigen Aufbauten eine deutlich verbesserte Robustheit aufwiesen. Der Aufbau gemäß Beispiel 2 zeigte darüber hinaus bei einem Verschmutzungstests eine geringere Verschmutzungsanfälligkeit, weil die Maschenweite gröber ist. Als (dritte) Decklagen scheinen Konfigurationen mit z.B. (Mesh) R 0,85 × 0,65 und R1 × 0,75 sinnvoll. Als (zweite) Zwischenlage scheinen Konfigurationen mit z.B. (Mesh) R 1,5 × 1 und R 2 ×1,3 sinnvoll.
  • Vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass die hier verwendeten Zahlwörter "erste", "zweite", "dritte", "weitere"... nicht zwingend eine Rangordnung verlangen, sondern zunächst einmal nur zur Unterscheidung gleicher bzw. ähnlicher Merkmale bzw. Teile dienen. Unbenommen bleibt gleichwohl, hiermit auch eine Reihenfolge zum Ausdruck zu bringen, wenn das entsprechend explizit offenbart ist.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren weiter erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren veranschaulichten Merkmale - soweit nicht explizit etwas anderes vorgetragen wird - extrahierbar sind und/oder in beliebiger, technologische Weise mit anderen Merkmalen der weiteren Figuren, der allgemeinen Beschreibung oder Ansprüche kombinierbar sind. Die Figuren sind schematisch und sind regelmäßig nicht geeignet, tatsächliche Größenverhältnisse abzubilden. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein Gasheizgerät im Teilschnitt,
    Fig. 2:
    einen Gasbrenner im Querschnitt,
    Fig. 3:
    einen Ausschnitt aus einem Gasbrenner mit einer benachbarten Flammensperre,
    Fig. 4:
    eine zylinderförmige Flammensperre,
    Fig. 5:
    eine plattenförmige Flammensperre, und
    Fig. 6:
    eine Lage der Flammensperre mit Streckmetall
  • Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Gasheizgerätes 11. Dieses bildet einen Verbrennungsgasweg 2 aus, der z. B. von einem Gemisch aus einem Brenngas (wie Wasserstoff oder Erdgas) und Umgebungsluft in einer Strömungsrichtung 27 durchströmbar ist (im regulären Betrieb), wobei dieser Verbrennungsgasweg 2 in einem Gasbrenner 3 mündet bzw. endet. Der Verbrennungsgasweg 2 kann aus zwei Leitungsanschlüssen be- bzw. entstehen, einem Leitungsanschluss für Brenngas mit einem Stellelement 22 (Ventil) zur dosierten, geregelten Zugabe von Brenngas in einen Strom Umgebungsluft, welche mit einem Fördergerät 21 (Gebläse) über einen Verbrennungsluftweg 20 zugegeben werden kann. Das Verbrennungsgas bzw. Gasgemisch tritt durch den Gasbrenner 3 hindurch und kann außerhalb mittels einer Zündeinrichtung 25 gezündet werden. Die dabei entstehenden Flammen 4 sind normalerweise außerhalb des Gasbrenners 3 in einem Brennraum 28 angeordnet, wodurch z. B. ein außenliegender, mit einem Heizwasser durchströmter Wärmetauscher 26 erhitzt werden kann.
  • Damit ist der reguläre Betrieb beschrieben. Im Fall eines (unerwünschten) Flammenrückschlages, wenn also eine Flammenbildung im inneren Bereich des Gasbrenners 3 auftritt, sorgt eine dort vorgesehene Flammensperre 1 dafür, dass die Flammenfront dort aufgehalten oder gelöscht wird. In den in Fig. 1 zylindrisch ausgeformten Gasbrenner 3 kann auch eine Flammensperre 1 integriert sein, wie es anhand von Fig. 2 veranschaulicht ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Gasbrenners 3, der an einem Gehäuse 29 befestigbar ist, welches (auch) den Verbrennungsgasweg 2 ausbildet bzw. begrenzt. Hierfür kann eine Flanschaufnahme im Gehäuse 29 vorgesehen sein, an dem ein Set aus Brennerkörper 12 und Flammensperre 1 gemeinsam (stirnseitig) über einen Flansch 30 angeschraubt werden kann. Im dargestellten Beispiel sind Flammensperre 1 und Brennerkörper 12 koaxial zu einer gemeinsamen Achse 24 ausgebildet. Der Brennerkörper 12 und bevorzugt auch die Flammensperre 1 sind an der Stirnseite gegenüberliegend dem Austritt des Verbrennungsgasweg 2 gasdicht verschlossen, so dass das Verbrennungsgas radial (gleichmäßig verteilt) über eine Vielzahl von (Gruppen von) Brennerlöchern 16 austritt und außerhalb eine Front von Flammen 4 erzeugt. Der Brennerkörper 12 kann mit einem perforierten, zylinderförmigen Blech gebildet sein, welches eine Brenneroberfläche 13 bildet. Auf der den Flammen 4 abgewandten, innenliegenden Seite (Rückseite 14) ist mit einem vorgegebenen Abstand 15 eine mehrlagige, metallische Flammensperre 1 angeordnet.
  • Fig. 3 dient der Veranschaulichung des Aufbaus des Sets aus Brennerkörper 12 und einer bevorzugten Ausgestaltung der Flammensperre 1 im Falle eines (unerwünschten) Flammenrückschlages, wobei die Pfeile die (entgegengesetzte) Strömungsrichtung des heißen und ggf. entzündeten Gasstroms in diesem Fall veranschaulichen. Oben in Fig. 3 befindet sich der Brennraum 28, der durch die Brenneroberfläche 13 des Brennerkörpers 12 begrenzt ist und in dem üblicherweise die Flammen ausgebildet sind. Der (z. B. zylindrische) Brennerkörper 12 weist eine Vielzahl von Brennerlöchern 16 mit einer vorgegebenen Lochweite 18 (ggf. Lochdurchmesser) auf, welche sich durch den Brennerkörper 12 hindurch erstrecken und an einer Rückseite 14 des Brennerkörpers 12 münden. Mit einem vorgegeben Abstand 15 davon ist eine (ebenfalls zylindrische) Flammensperre 1 vorgesehen.
  • Die im Verbrennungsgasweg 2 angeordnete Flammensperre 1 weist einen 3-lagigen Aufbau aus, wobei die Flammensperre 1 mit drei sich flächig kontaktierenden metallischen Lagen 5, 6, 7 gebildet ist, wobei zumindest eine erste Lage 5 Streckmetall umfasst. Am weitesten entfernt zum Brennerkörper 12 ist die erste Lage 5 (Stützlage) mit dem Streckmetall positioniert, wobei mit dem Steckmetall Durchgangsöffnungen 17 mit einer Maschenweite 8 gebildet sind. Daran stoffschlüssig angebunden ist eine zweite Lage 6 (Zwischenlage) vorgesehen, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 17 mit einer (ersten) Öffnungsweite 19 aufweist. Radial weiter außen und an der zweiten Lage 6 stoffschlüssig angebunden ist eine dritte Lage 7 (Decklage) vorgesehen, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 17 mit einer (zweiten, von der ersten verschiedenen - hier kleineren -) Öffnungsweite 23 aufweist. Der Abstand 15 und/oder die Maße bzw. Verteilung der Durchgangsöffnungen 17 / Brennerlöcher 16 ist so gewählt, dass sich das heiße, ggf. entzündete Gas im Fall eines unerwünschten Flammenrückschlags gut über die Oberfläche der (dritten Lage 7 der) Flammensperre 1 verteilen kann.
  • Fig. 4 veranschaulicht in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform einer Flammensperre 1, welche mit einem stirnseitigen Flansch 30 ausgeführt ist, an dem innen eine erste Lage 5 mit einem Streckmetall und außen anliegend eine weitere metallische zweite Lage 6 angeordnet sind. Gegenüberliegend des Flansches 30 kann der mit den Lagen 5, 6 gebildete Holzylinder 10 gasdicht verschlossen sein, so dass in den Hohlkörper einströmendes Verbrennungsgas radial über (nicht dargestellte) Durchgangsöffnungen in den Lagen 5, 6 ausströmen kann.
  • Fig. 5 veranschaulicht in einer Seitenansicht eine Flammensperre 1, welche nach Art einer Platte 9 ausgeführt und z. B. mit einem so genannten Flachbrenner kombinierbar ist. Der Gasbrenner kann mit einem außenliegenden gasdichten Abschnitt und einem darin liegenden Abschnitt mit einer gelochten Brennerfläche 13 ausgeführt sein. Zur Orientierung sind ebenfalls der Brennraum 28 und der Verbrennungsgasweg 2 hinter der Rückseite 14 der Brennerfläche 13 ausgewiesen. In dem hier gezeigten Beispiel ist die Flammensperre 1 2-lagig ausgeführt, nämlich mit einer ersten (Stütz-)Lage 5 umfassend Streckmetall und einer (einzelnen) zweiten metallischen Lage 6. Der Verbund aus erster Lage 5 und zweiter Lage 6 kann mit Abstandsmitteln zu der Brennerfläche 13 mit einem vorgegebenen Abstand 15 angeordnet sein.
  • Schließlich wird in Fig. 6 schematisch eine erste Lage 5 dargestellt, welche (ausschließlich) mit einem Streckmetall gebildet ist, wobei das Streckmetall eine konkret vorgebbare Maschenweite 8 definieren kann.
  • Mit der hier offenbarten Erfindung können, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise gelindert werden. Insbesondere wurde eine Flammensperre angegeben, deren Aufbau an verschiedene Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen bei Gasbrennern bzw. Gasheizgeräten einfach, flexibel und kosteneffizient anpassbar ist. Weiter wurde ein Gasheizgerät vorgeschlagen, bei dem mechanische und/oder thermische Belastungen aufgrund von Flammenrückschlägen vermindert oder vermieden werden können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Flammensperre
    2
    Verbrennungsgasweg
    3
    Gasbrenner
    4
    Flamme
    5
    erste Lage
    6
    zweite Lage
    7
    dritte Lage
    8
    Maschenweite
    9
    Platte
    10
    Hohlzylinder
    11
    Gasheizgerät
    12
    Brennerkörper
    13
    Brennerfläche
    14
    Rückseite
    15
    Abstand
    16
    Brennerloch
    17
    Durchgangsöffnung
    18
    Lochweite
    19
    erste Öffnungsweite
    20
    Verbrennungsluftweg
    21
    Fördergerät
    22
    Stellelement
    23
    zweite Öffnungsweite
    24
    Achse
    25
    Zündeinrichtung
    26
    Wärmetauscher
    27
    Strömungsrichtung
    28
    Brennraum
    29
    Gehäuse
    30
    Flansch

Claims (9)

  1. Flammensperre (1) für einen Verbrennungsgasweg (2) eines Gasbrenners (3), die eingerichtet ist, eine Flamme (4) des Gasbrenners (3) zumindest aufzuhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre (1) mit mindestens zwei sich flächig kontaktierenden metallischen Lagen (5, 6, 7) gebildet ist, wobei zumindest eine erste Lage (5) Streckmetall umfasst.
  2. Flammensperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lage (6) zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe umfasst: Gitter, Vlies, Gewebe, Gestrick.
  3. Flammensperre (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Lagen (6, 7) vorgesehen sind, die diese voneinander verschiedene Maschenweiten (8) aufweisen.
  4. Flammensperre (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Lagen (5, 6, 7) miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
  5. Flammensperre (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Lagen (5, 6, 7) eine Platte (9) bilden oder einen Hohlzylinder (10) umschließen.
  6. Gasbrenner (3) eines Gasheizgeräts (11), umfassend einen Brennerkörper (12) mit einer Brennerfläche (13), an deren Rückseite (14) sich ein Verbrennungsgasweg (2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Flammensperre (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Abstand (15) von mindestens 1 mm angeordnet ist, wobei die zweite Lage (6, 7) näher der Brennerfläche (13) positioniert ist.
  7. Gasbrenner (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerfläche (13) eine Vielzahl von Brennerlöchern (16) aufweist, die zusammen eine Brennerlöcherfläche bilden, und die mindestens eine Flammensperre (1) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (17) aufweist, die zusammen eine Durchgangsöffnungsfläche bilden, wobei ein Verhältnis von Durchgangsöffnungsfläche zu Brennerlöcherfläche mindestens 3,0 beträgt.
  8. Gasheizgerät (11) mit mindestens einem Gasbrenner (3) nach einem der vorherigen Ansprüche.
  9. Verwendung einer Flammensperre (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 zum Erlöschen einer Rückschlagflamme eines Gasbrenners (3) eines Gasheizgerätes (11).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0681143A2 (de) * 1994-05-03 1995-11-08 Quantum Group Inc. Strahlungsbrenner mit niedrigem NOx-Ausstoss und hoher Intensität
EP0628146B1 (de) * 1992-03-03 1998-12-16 N.V. Bekaert S.A. Poröse metallfiber-platte
EP3604917A1 (de) * 2017-03-27 2020-02-05 JFE Steel Corporation Oberflächenverbrennungsbrenner, verbundbrenner und zündvorrichtung für sintermaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3833338A (en) 1971-06-08 1974-09-03 Cooperheat Surface combustion burner
DE29715119U1 (de) 1996-08-23 1997-11-06 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 42859 Remscheid Wasserheizer
WO2013164159A1 (en) 2012-05-03 2013-11-07 Bekaert Combustion Technology B.V. Gas premix burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628146B1 (de) * 1992-03-03 1998-12-16 N.V. Bekaert S.A. Poröse metallfiber-platte
EP0681143A2 (de) * 1994-05-03 1995-11-08 Quantum Group Inc. Strahlungsbrenner mit niedrigem NOx-Ausstoss und hoher Intensität
EP3604917A1 (de) * 2017-03-27 2020-02-05 JFE Steel Corporation Oberflächenverbrennungsbrenner, verbundbrenner und zündvorrichtung für sintermaschine

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