DE102008036566A1 - Burner for use in a gas hob or in an oven - Google Patents
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Abstract
Ein Brenner für den Einsatz in einem Gaskochfeld weist eine Zuleitung (2) für ein Gemisch (1) aus Brenngas und Verbrennungsluft auf und eine nachfolgende, offene Verbrennungszone (8) für das Gemisch. Zwischen der Gaszuleitung und der Verbrennungszone (8) ist ein katalytisch aktiver, gasdurchlässiger Körper (3) angeordnet, durch den das Gemisch zu der Verbrennungszone (8) strömt. Der Körper (3) ist ausgebildet zur teilweisen Verbrennung des Gemischs darin in einer ersten Verbrennungsstufe. Er weist seitliche Austritte (7) auf, an die sich die offene Verbrennungszone (8) anschließt, wobei sich das noch nicht vollständig verbrannte Gemisch in der offenen Verbrennungszone (8) mit Sekundärluft (9) vermischt und in einer zweiten Verbrennungsstufe verbrennt.A burner for use in a gas hob has a supply line (2) for a mixture (1) of fuel gas and combustion air and a subsequent, open combustion zone (8) for the mixture. Between the gas supply line and the combustion zone (8) a catalytically active, gas-permeable body (3) is arranged, through which the mixture flows to the combustion zone (8). The body (3) is configured to partially combust the mixture therein in a first combustion stage. It has lateral outlets (7), which are adjoined by the open combustion zone (8), wherein the not completely burnt mixture in the open combustion zone (8) is mixed with secondary air (9) and burned in a second combustion stage.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für den Einsatz in einem Gaskochfeld oder in einem Backofen.The The invention relates to a burner for use in a gas hob or in an oven.
Bei Gasherden werden in der Regel atmosphärische Standardbrenner eingesetzt. Das Gas/Luftgemisch als Gemisch wird gebildet, indem das Gas durch eine unter dem Brenner befindliche Düse strömt und die primäre Verbrennungsluft in einem Injektor ansaugt. In der Regel ist die Konstruktion so ausgeführt, dass das Gemisch anschließend radial aus einem Lochkranz austritt und dann offen verbrennt, wobei ein Teil der Umgebungsluft als Sekundärluft mit verbrennt. Mittig auf diesem Lochkranz befindet sich ein Brennerdeckel, der nach oben hin den Abschluss des Brenners bildet. Der Brennerdeckel ist inaktiv, es wird also über ihn so gut wie keine Wärme zu einem Topf darüber transportiert. Diese Konstruktion führt dazu, dass die Wärmeabgabe zum Topf nur im Bereich der offenen seitlichen Flammen erfolgt. Infolgedessen wird der Topf hauptsächlich nur in seinem Randbereich erwärmt, während die über dem Brennerdeckel liegende Mitte des Topfbodens weniger erwärmt wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten atmosphärischen Standardbrenner liegt in dem eingeschränkten Modulationsbereich, in dem das Gas/Luftgemisch sauber und stabil verbrennt.at Gas stoves are usually used standard atmospheric burner. The gas / air mixture as a mixture is formed by passing the gas through a nozzle located below the burner flows and the primary combustion air sucked in an injector. As a rule, the construction is like that executed then the mixture is radial emerges from a hole wreath and then burns open, with a Part of the ambient air as secondary air with burns. center on this hole wreath is a burner cap, which is upwards forms the conclusion of the burner. The burner cap is inactive, So it's over him as good as no heat to a pot over it transported. This construction causes the heat dissipation to the pot only in the area of the open lateral flames takes place. As a result, the pot becomes mainly only in its border area heated while the above The middle of the bottom of the pot, which lies above the burner cover, is heated less. Another disadvantage of the known atmospheric standard burner is in the restricted Modulation range in which the gas / air mixture is clean and stable burns.
In einer anderen Variante des Standardbrenners sind mehrere Lochkränze konzentrisch angeordnet. Mit dieser Ausführung lässt sich die Fläche des inaktiven Brennerdeckels reduzieren und gleichzeitig eine hohe Brennerleistung erreichen. Nachteile dieser Ausführung sind der hohe Aufwand für Material und Materialbearbeitung und die damit verbundenen erhöhten Herstell- und Montagekosten. Ein weiterer Nachteil ist die diffizile Luftführung zur Versorgung des inneren Lochkranzes.In In another variant of the standard burner several pegs are concentric arranged. With this version let yourself the area of the Inactive burner cover reduce and at the same time a high burner output to reach. Disadvantages of this design are the high expenses for Material and material processing and the associated increased manufacturing and installation costs. Another disadvantage is the difficult air flow to Supply of the inner hole circle.
Des weiteren werden Flächenbrenner in Gasherden eingesetzt, die in der Regel aus einer Keramikplatte mit wabenförmig angeordneten, parallelen Kapillaren gebildet sind. Solche Flächenbrenner bieten über die komplette Fläche eine homogene Wärmeverteilung. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass die Verbrennungszone durch die Brennerfläche festgelegt und begrenzt ist. Dadurch kann für eine bestimmte Brennergröße nur eine entsprechende Topfgröße verwendet werden. Ein weiterer Nachteil besteht in den relativ langen Aufheiz- und Abkühlzeiten der Keramikplatte aufgrund deren Wärmekapazität.Of others become surface burners used in gas stoves, which are usually made of a ceramic plate with honeycomb arranged, parallel capillaries are formed. Such surface burners offer over the complete area a homogeneous heat distribution. A major disadvantage is that the combustion zone through the burner surface is fixed and limited. As a result, only one can be used for a specific burner size corresponding pot size used become. Another disadvantage is the relatively long heating and cooling times the ceramic plate due to their heat capacity.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Brenner zu schaffen, mit dem Nachteile des Standes der Technik reduziert oder beseitigt werden können und insbesondere eine bessere Verbrennung sowie bessere Wärmeerzeugung an einem zu erwärmenden Gegenstand wie beispielsweise einem Topf erreicht werden können.Of the Invention is based on the object, an aforementioned burner to reduce, with the disadvantages of the prior art reduced or can be eliminated and in particular a better combustion and better heat generation on a to be heated Object such as a pot can be achieved.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgen den näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.Is solved this object by a burner with the features of the claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are Subject of further claims and will be closer in the following explained. The wording of the claims is by express Reference made to the content of the description.
Der Brenner weist eine Zuleitung für ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft auf, wie es üblicherweise vorgesehen ist. Dahinter folgt eine offene Verbrennungszone für dieses Gemisch, in der das Gemisch mit einer offenen Flamme verbrennt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen der Gaszuleitung und der genannten Verbrennungszone ein katalytisch aktiver und gasdurchlässiger Körper angeordnet ist. Das Gemisch strömt durch diesen Körper zu der Verbrennungszone. Aufgrund der speziellen katalytisch aktiven Ausbildung des Körpers wird das Gemisch in einer ersten Verbrennungsstufe bereits darin teilweise oxidiert bzw. verbrannt an dem Katalysator. Diese teilweise Oxidation bzw. Verbrennung ermöglicht bei entsprechender Ausgestaltung des Brenners eine Wärmeentwicklung bzw. Wärmeerzeugung im Bereich des Körpers selber und nicht erst in der Verbrennungszone, die üblicherweise den Körper umgebend, also ringförmig, ausgebildet ist. Der Körper kann dann diese Wärme an einen Topf odgl. abgeben, vorteilhaft durch direkte Wärmeleitung bzw. Kontaktwärme.Of the Burner has a supply line for a mixture of fuel gas and combustion air, as is customary is provided. This is followed by an open combustion zone for this Mixture in which the mixture burns with an open flame. According to the invention, it is provided that between the gas supply line and said combustion zone catalytically active and gas-permeable body is arranged. The mixture flows through this body to the combustion zone. Due to the special catalytically active Training the body will be the mixture in a first combustion stage already in part oxidized or burned on the catalyst. This partial oxidation or combustion possible with appropriate design of the burner heat generation or heat generation in the area of the body itself and not just in the combustion zone, which is usually the body surrounding, that is annular, is trained. The body then can this heat to a pot or the like. give off, advantageously by direct heat conduction or contact heat.
Des weiteren weist der Körper erfindungsgemäß seitliche Austritte auf, an die sich die offene Verbrennungszone anschließt bzw. die in die offene Verbrennungszone übergehen. Der Teil des Gemischs, der noch nicht innerhalb des Körpers verbrannt worden ist, tritt in die offene Verbrennungszone aus und wird dort mit Sekundärluft vermischt und entsprechend einem üblichen Gasbrenner mit offener Flamme verbrannt. Dieses Verbrennen bildet sozusagen eine zweite Verbrennungsstufe, während innerhalb des katalytisch aktiven Körpers die erste Verbrennungsstufe stattfindet. Diese zweistufige Verbrennung ermöglicht nicht nur eine insgesamt bessere bzw. effizientere Verbrennung des Gemischs, insbesondere aufgrund der katalytischen Eigenschaften des gasdurchlässigen Körpers. Vor allem kann dabei der Körper auch zur Gasverteilung dienen, wie dies an sich bei Gasbrennern schon üblich ist, von der eher punktförmigen Zuleitung des Brenngases zu der den Körper ringförmig umgebenden Verbrennungszone, sondern auch aufgrund der in ihm erfolgenden ersten Verbrennung zur Wärmeerzeugung innerhalb der ringförmigen offenen Verbrennungszone. Dadurch kann beispielsweise bei einem in seiner Nähe oder sogar direkt aufgesetzten Topf auch eine Wärmeübertragung wie in der Mitte erfolgen, und nicht nur ringförmig. So erfolgt auch eine bessere Flächenverteilung der Wärme.Furthermore, according to the invention, the body has lateral outlets, which are adjoined by the open combustion zone or which pass into the open combustion zone. The portion of the mixture that has not yet been burned within the body exits into the open combustion zone where it is mixed with secondary air and burned according to a conventional open-flame gas burner. This combustion forms a second combustion stage, so to speak, while within the catalytically active body the first combustion stage takes place. This two-stage combustion not only enables an overall better or more efficient combustion of the mixture, in particular due to the catalytic properties of the gas-permeable body. Above all, the body can also serve for gas distribution, as is already customary in gas burners, from the more point-like supply of the fuel gas to the body surrounding the annular combustion zone, but also due to the first combustion occurring in it for heat generation within the annular open combustion zone. As a result, for example, at one in his vicinity or even directly put on pot also heat transfer as in the middle done, and not just annular. This also results in a better surface distribution of heat.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird ein katalytischer Brenner bereit gestellt, der mit unter normalem Atmosphärendruck arbeitet für den häuslichen und industriellen Gebrauch. Er weist aufgrund der kombinierten und gleichzeitigen Verwendung von strahlenden und/oder wärmeleitenden Heizmechanismen zusammen mit dem bekannten Konvektionsmechanismus durch Verbrennungsgas eine hohe Energieeffizienz auf, und zeichnet sich durch eine signifikante Reduzierung der Schadstoffemissionen wie beispielsweise CO, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und NOx aus.In a particular embodiment of the invention, a catalytic burner is provided which operates under normal atmospheric pressure for domestic and industrial use. It exhibits high energy efficiency due to the combined and simultaneous use of radiant and / or thermally conductive heating mechanisms together with the known convection mechanism by combustion gas, and is characterized by a significant reduction in pollutant emissions such as CO, unburned hydrocarbons and NO x .
In Ausgestaltung der Erfindung kann der Körper einteilig hergestellt sein. Vorteilhaft weist er Scheibenform auf, besonders vorteilhaft runde Scheibenform. Die Dimensionen können so sein, dass sein Durchmesser viermal bis einhundertmal, vorzugsweise fünfmal bis zwanzigmal, so groß ist wie seine Dicke, wodurch er eine eher schwach oder stark ausgebildete flache Form bekommt.In Embodiment of the invention, the body can be made in one piece be. Advantageously, it has disc shape, particularly advantageous round disc shape. The dimensions can be such that its diameter four times to one hundred times, preferably five times to twenty times, is as big as his Thickness, making it a rather weak or strong trained flat Form gets.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Körper eine gasdichte Oberseite und/oder eine gasdichte Unterseite aufweisen. Zumindest eine gasdichte Unterseite, durch die nur die Zuleitung das Gemisch aus Brenngas alleine oder Brenngas und Verbrennungsluft führen kann, verhindert ein ungewolltes Austreten von Gemisch in einem Bereich, nämlich unter dem Körper, wo dies nicht gewünscht ist und außerdem nur eine sehr unvorteilhafte Verbrennung möglich wäre. Eine gasdichte O berseite verhindert ein Austreten von Gemisch, wo es ebenfalls nicht verbrannt werden kann und nicht austreten soll. Des weiteren wird durch solche gasdichten Ober- und Unterseiten die Funktion der Umleitung des Gemischs von der Zuleitung zu der Verbrennungszone verbessert.In Further embodiment of the invention, the body can be a gas-tight top and / or have a gas-tight underside. At least a gas-tight Bottom, through which only the supply line the mixture of fuel gas alone or fuel gas and combustion air can lead to an unwanted Leakage of mixture in one area, namely under the body, where this is not desired and also only a very unfavorable combustion would be possible. A gastight top prevents an escape of mixture, where it is also not burned can and should not escape. Furthermore, by such gas-tight Upper and lower sides the function of diversion of the mixture of the supply to the combustion zone improved.
Über dem Körper bzw. direkt auf dem Körper, also auf einer Flachseite, kann vorteilhaft eine Abdeckung angeordnet sein. Diese Abdeckung dient dazu, diese Seite des Körpers flächig und/oder gasdicht abzuschließen mit den vorgenannten Vorteilen. Dazu ist die Abdeckung vorteilhaft geschlossen und kann beispielsweise aus Metall wie Edelstahl odgl., Glas bzw. Glaskeramik oder Keramik bestehen. Hier bietet sich Silizium-basierte Keramik an, beispielsweise Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. Des weiteren kann die Abdeckung auch als Topfträger ausgebildet sein, um also einen vorgenannten Topf darauf abzustellen. Dann kann auf ein zusätzliches Tragegestell verzichtet werden.Above that body or directly on the body, so on a flat side, can advantageously be arranged a cover be. This cover serves to flat and / or this side of the body complete gas-tight with the aforementioned advantages. For this purpose, the cover is advantageous closed and can, for example, made of metal such as stainless steel or the like Glass or glass ceramic or ceramic. Here is silicon-based Ceramic, for example, silicon carbide or silicon nitride. Of Furthermore, the cover can also be designed as a pot carrier, ie put an aforementioned pot on it. Then on an additional Carrying frame to be omitted.
In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Abdeckung eine durchgängige Scheibe sein, die den gasdurchlässigen Körper auch seitlich überdeckt und somit auch die Verbrennungszone abdeckt bzw. überdeckt. Hier bieten sich Abdeckungen aus Glas oder Glaskeramik an, ebenso jedoch auch die vorgenannten Keramik-Abdeckungen. In diesem Fall kann bei einer Verwendung des Brenners in einem Gaskochfeld ein ähnlicher optischer Eindruck sowie eine ähnliche Funktion geschaffen werden wie bei einem Glaskeramik-Kochfeld mit durchgängiger Kochfeldplatte. Die Beheizung eines aufgestellten Topfes erfolgt dann einerseits durch die ringförmige Fläche über der offenen Verbrennungszone, deren erzeugte Wärme durch die Abdeckung hindurch strahlt bzw. auch als Kontaktwärme hindurch geht und die Unterseite des Topfes erhitzt. Im Mittelbereich wird der Topf durch die bei der ersten Verbrennungsstufe erzeugte Wärme ebenfalls beheizt, so dass eine großflächige und nicht nur ringförmige Beheizung erreicht wird. Allgemein und gerade in diesem Beispiel ist es von Vorteil, wenn die Abdeckung gute Eigenschaften für einen Wärmetransport von der Verbren nung zu einem Topf odgl. aufweist. Ein solcher Wärmetransport kann in Form von Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung stattfinden. Ebenso kann ein Wärmetransport, insbesondere mittels Wärmestrahlung, in einen Ofenraum eines eingangs genannten Backofens stattfinden.In Yet another embodiment of the invention, the cover a continuous disc be the gas permeable body also covered on the side and thus also the combustion zone covers or covers. Here offer glass or glass ceramic covers, as well but also the aforementioned ceramic covers. In this case may be similar when using the burner in a gas hob visual impression as well as a similar one Function are created as a glass ceramic hob with continuous hob plate. The heating of a raised pot then takes place on the one hand through the annular Area above the open combustion zone whose heat generated through the cover radiates or as contact heat goes through and heats the bottom of the pot. In the middle area the pot is generated by the at the first stage of combustion Heat as well heated, leaving a large area and not only annular Heating is achieved. General and especially in this example It is beneficial if the cover has good properties for one Heat transport of the Burn tion to a pot or the like. having. Such a heat transport can be in the form of heat conduction and / or thermal radiation occur. Likewise, a heat transport, in particular by means of heat radiation, take place in a furnace chamber of an oven mentioned above.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich unter dem Körper ein Träger für den Körper. Dieser Träger kann auch die vorgenannte Dichtfunktion der Unterseite des Körpers übernehmen, wozu er scheibenartig und flächig ausgebildet ist. Lediglich die Zuleitung für das Brenngas bzw. Gemisch geht durch den Träger hindurch. In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem Träger und dem Körper eine wärmeisolierende Schicht vorgesehen sein. Diese Wärmeisolierung sorgt dafür, dass die bei der Verbrennung entstehende Wärme in die Richtung geht, in der es gewünscht ist, also beispielsweise in Richtung eines auf den Brenner aufgestellten Topfes. Des weiteren sollte diese wärmeisolierende Schicht gasdicht sein, zumindest an ihrer Fläche zu dem Körper hin, so dass kein Gemisch in sie eintreten bzw. durch sie entweichen kann.In Another embodiment of the invention is located under the body carrier for the Body. This carrier can also take the aforementioned sealing function of the underside of the body, including he disc-like and flat is trained. Only the supply line for the fuel gas or mixture goes through the carrier therethrough. In a further embodiment of the invention between the carrier and the body a heat-insulating layer be provided. This thermal insulation ensures for this, that the heat produced by combustion goes in the direction of which it is desired So for example, in the direction of a set up on the burner Pot. Furthermore, this heat-insulating layer should be gas-tight be, at least on their surface to the body so that no mixture enters or escapes through it can.
Bei einer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, den Körper so auszubilden, dass das Gemisch von innen, insbesondere zentral von der genannten Gaszuleitung, nach außen zu der Verbrennungszone strömt. Dabei sollte das Gas im wesentlichen parallel zu der flachen Ausdehnung des Körpers strömen. Dies vereinfacht auch den gasdichten Verschluss an Oberseite und Unterseite des Körpers.at In one embodiment of the invention, it is possible for the body to do so form that the mixture from the inside, in particular centrally of the said gas supply line, to the outside to the combustion zone flows. The gas should be substantially parallel to the flat extent of the body stream. This also simplifies the gas-tight closure on top and Bottom of the body.
Vorteilhaft weist der Brenner in der offenen Verbrennungszone bzw. sehr nahe daran eine Zündelektrode und eine Überwachungselektrode auf. Diese können in kombinierter Form bzw. Ausbildung vorliegen, so dass der Aufwand dafür geringer ist. Grundsätzlich sind derartige kombinierte Zünd- und Überwachungselektroden bekannt. Alternativ zu einer kombinierten Zünd- und Überwachungselektrode kann als Überwa chungselektrode auch ein Thermoelement eingesetzt werden. Dann ist eine separate Zündelektrode notwendig.Advantageously, the burner has an ignition electrode and a monitoring electrode in the open combustion zone or very close thereto. The se can be in combined form or training, so that the effort is less. Basically, such combined ignition and monitoring electrodes are known. As an alternative to a combined ignition and monitoring electrode as monitoring electrode also a thermocouple can be used. Then a separate ignition electrode is necessary.
Der Brenner weist vorteilhaft eine runde Bauform auf, besonders vorteilhaft durch eine runde Ausbildung des gasdurchlässigen Körpers. Damit wird zum einen ein jeweils etwa gleich langer Strömungsweg von der Zuleitung in den Körper hinein bis zu der Verbrennungszone erreicht. So ist die Gasversorgung innerhalb der Verbrennungszone möglichst gleichmäßig. Des weiteren ist so eine Anpassung an die üblicherweise runde Form eines Kochtopfes optimal. Alternativ dazu kann, falls es der Einsatzzweck verlangt, der Brenner in horizontaler Ebene bzw. in Draufsicht und insbesondere der gasdurchlässige Körper dazu eine von der runden bzw. kreisrunden Form abweichende Form aufweisen, beispielsweise rechteckförmig sein.Of the Burner advantageously has a round design, particularly advantageous by a round formation of the gas-permeable body. This will be the one each about the same length of flow path from the supply line in the body reached into the combustion zone. That's the gas supply within the combustion zone as evenly as possible. Of Another is an adaptation to the usually round shape of a Cooking pot optimal. Alternatively, if the purpose requires, the burner in a horizontal plane or in plan view and in particular the gas-permeable body to it have a shape deviating from the round or circular shape, for example, rectangular be.
In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, dass an den seitlichen Austritten am gasdurchlässigen Körper ein umlaufender Kranz angeordnet ist mit Löchern oder Schlitzen als eine Art Lochkranz. So kann ein definiertes Flammenbild in der offenen Verbrennungszone erzeugt werden, da das Gemisch aus jeweils gleichen und jeweils genau definierten Öffnungen des Kranzes austritt. Ein solcher Kranz kann aus entsprechend wärmebeständigem Metall bestehen.In Development of the invention, it is possible that on the side Outlets on the gas permeable body A wraparound wreath is arranged with holes or slits as one Art hole wreath. So can a defined flame image in the open combustion zone be generated because the mixture of each same and respectively precisely defined openings of the wreath exits. Such a wreath may consist of correspondingly heat-resistant metal.
Der gasdurchlässige Körper selber kann bei einer Ausbildung der Erfindung einstückig bzw. monolithisch ausgebildet sein. Dadurch ist die genannte Gasleitungsfunktion gut erreichbar. Für die notwendige Gasdurchlässigkeit kann er eine schaumförmige Struktur aufweisen, die für den genannten Katalysator als Substrat bzw. Basis dient. Ein solcher Körper kann beispielsweise aus FeCrAlY, SiC, Mullite, Kordierit, Al2O3 oder ZrO2 bestehen. Das Schäumen derartiger Materialien ist für den Fachmann bekannt und stellt kein großes technisches Problem dar.The gas-permeable body itself can be formed integrally or monolithically in an embodiment of the invention. As a result, the said gas line function is easily accessible. For the necessary gas permeability, it may have a foam-like structure, which serves as a substrate or base for the mentioned catalyst. Such a body may for example consist of FeCrAlY, SiC, mullite, cordierite, Al 2 O 3 or ZrO 2 . Foaming of such materials is well known to those skilled in the art and does not pose a major technical problem.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann der Körper aus einer dicken Matte bestehen, die von Fäden oder Gaze gebildet wird. Ähnlich wie die vorgenannte schaumförmige Struktur dient hier die Matte dem Katalysator als Substrat. Als Materialien für die Matte bieten sich die vorgenannten an.at an alternative embodiment of the invention, the body of a thick mat formed by threads or gauze. Similar to the aforesaid foam-like Structure serves here the mat the catalyst as a substrate. As materials for the Matte offer the aforementioned.
Das Aufbringen des Katalysators auf die gasdurchlässige bzw. textile oder poröse, schaumartige Struktur des Körpers erfolgt mit üblicherweise geeigneten Katalysatoren auf übliche Art und Weise. Insbesondere Tauchverfahren sind hier geeignet, bei denen ein in Flüssigkeit oder einem Schlicker gelöster Katalysator aufgebracht wird und dann verfestigt bzw. gehärtet wird, vorteilhaft bei hohen Temperaturen. Als Katalysator kann ein Edelmetall wie Platin, Palladium oder Rhodium, ein Perowskit, ein Aluminat oder eine Mischung dieser Materialien verwendet werden. Geeignete Schlicker weisen Al2O3, Lanthan-stabilisiertes Al2O3 oder ZrO2 auf.The application of the catalyst to the gas-permeable or textile or porous, foam-like structure of the body is carried out with customarily suitable catalysts in the usual manner. In particular, immersion methods are suitable here in which a catalyst dissolved in liquid or a slip is applied and then solidified or hardened, advantageously at high temperatures. As the catalyst, a noble metal such as platinum, palladium or rhodium, a perovskite, an aluminate or a mixture of these materials may be used. Suitable slurries include Al 2 O 3 , lanthanum-stabilized Al 2 O 3 or ZrO 2 .
Bei der Erfindung finden im zentralen Bereich des Brenners Wärmestrahlung und direkte Wärmeleitung statt, so dass es zu einer effizienteren Erwärmung der Topfmitte kommt. Ein Überhitzen der Randbereiche des Topfes wird vermieden ebenso wie Energieverluste, die dadurch entstehen, dass Flammen seitlich am Topf vorbei brennen. Dadurch wird die gesamte Verbrennungswärme besser genutzt und der Wirkungsgrad wird erhöht. Dies führt zu kürzeren Aufwärm- und Kochzeiten und damit zu einem niedrigeren Energieverbrauch. Das Gargut erhält eine gleichmäßigere Temperaturverteilung. Eine lokale Erwärmung oder gar Verbrennung des Gargutes im Randbereich des Topfes, während es in einem mittleren Bereich noch kalt ist, wird also vermieden.at The invention find heat radiation in the central area of the burner and direct heat conduction instead, so that it comes to a more efficient heating of the pot center. Overheating the edge areas of the pot is avoided as well as energy losses, the result of flames burning sideways past the pot. As a result, the entire heat of combustion is better used and the Efficiency is increased. this leads to to shorter ones Reheat and cooking times and therefore lower energy consumption. The food gets a more even temperature distribution. A local warming or even burning the food in the edge area of the pot while it is In a middle area is still cold, so it is avoided.
Eine Verbrennung innerhalb des Körpers in der ersten Verbrennungsstufe ist stabiler als die offene Verbrennung bei atmosphärischen Standardbrennern. Dadurch lässt sich generell die Leistungsmodulation er höhen. Die erste Verbrennung lässt sich auch durch das Mischungsverhältnis von Gas und zugeführter Luft gut steuern.A Burning within the body in the first combustion stage is more stable than the open combustion at atmospheric Standard burners. By doing so leaves In general, the power modulation he heights. The first combustion let yourself also by the mixing ratio of gas and supplied Control air well.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kontrolle der Temperatur des Katalysators bei der teilweisen Oxidation durch Einstellen des Einspeiseverhältnisses Φ zwischen Luft und Brennstoff erreicht werden, so dass der Sauerstoff der Brennstoff-Primärluft-Mischung in jedem Fall die begrenzende Einflussgröße ist. Sie bestimmt die genaue Menge der an dem Katalysator erzeugten Wärme und die Menge der Wärme, die Verlustleistung die an den Topf durch Strahlung und/oder direkte Wärmeleitung übertragen wird.According to the present Invention may contribute to the control of the temperature of the catalyst the partial oxidation by adjusting the feed ratio Φ between Air and fuel are reached so that the oxygen of the Fuel-primary air mixture in any case the limiting factor. It determines the exact one Amount of heat generated on the catalyst and the amount of heat, the Power loss to the pot by radiation and / or direct Heat conduction is transmitted.
Außerdem lässt sich die Flammengröße aufgrund der radialen offenen Sekundärverbrennung durch Einstellung der Brennstoffzufuhr einfach variieren und optimal an verschiedene Topfgrößen anpassen. Es können an einem Brenner unterschiedliche Topfgrößen verwendet sowie hohe Ankochleistungen und niedrige Warmhalteleistungen eingestellt werden. Da ein Teil der Verbrennungsreaktion bereits im katalytisch aktiven Körper und damit örtlich getrennt von der offenen Verbrennung in der zweiten Stufe abläuft, entstehen geringere Verbrennungstemperaturen und damit niedrigere NOx Emissionen. Allgemein werden bei dieser zweistufigen Verbrennung weniger Abgase erzeugt.In addition, the flame size can be easily varied due to the radial open secondary combustion by adjusting the fuel supply and optimally adapted to different pot sizes. It can be used on a burner different pot sizes and high Ankochleistungen and low heat retention performance can be set. Since part of the combustion reaction already takes place in the catalytically active body and thus locally separated from the open combustion in the second stage, lower combustion temperatures and thus lower NO x emissions arise. In general, less exhaust gases are produced in this two-stage combustion.
Ein weiterer Vorteil der Durchführung der Verbrennung in mehreren Stufen besteht in der Reduzierung der adiabatischen Flammentemperatur des Brennstoffs. Tatsächlich zeichnet sich die teilweise umgewandelte Gasmischung durch einen niedrigeren Heizwert aus, was an der vorherigen Wärmeabgabe an den Topf durch Strahlung und/oder direkte Wärmeleitung liegt. Es ist daher möglich, die Schadstoffemission von NOx in den Abgasen von teilweise vorgemischten atmosphärischen Gasbrennern durch die Reduktion der adiabatischen Flammentemperatur der Mischung zu reduzieren, ohne Verwendung von überschüssiger Luft oder Rückführung von Abgasen und ohne Erhöhung der Emission von CO und unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Vorteilhaft kann der Brenner auch mit Brennstoffen benutzt werden, wie beispielsweise Wasserstoff in reiner oder gemischter Form, welche sich durch extrem hohe adiabatische Temperaturen auszeichnen. Diese führen nämlich sonst zur Bildung von großen Mengen von NOx während der Verbrennung in herkömmlichen Flammendiffusionsbrennern.Another advantage of performing multi-stage combustion is the reduction of the adiabatic flame temperature of the fuel. In fact, the partially converted gas mixture is characterized by a lower calorific value due to the previous heat release to the pot from radiation and / or direct heat conduction. It is therefore possible to reduce the pollutant emission of NO x in the exhaust gases of partially premixed atmospheric gas burners by reducing the adiabatic flame temperature of the mixture without using excess air or recirculation of exhaust gases and without increasing the emission of CO and unburned hydrocarbons. Advantageously, the burner can also be used with fuels, such as hydrogen in pure or mixed form, which are characterized by extremely high adiabatic temperatures. Otherwise, these lead to the formation of large amounts of NO x during combustion in conventional flame diffusion burners.
Bei Verwendung einer Abdeckung aus für IR-Strahlung transparentem Glasmaterial wie Glaskeramik odgl. kann der Strahlungsanteil erhöht und optisch erkennbar gemacht werden. Der Benutzer sieht sozusagen den Nutzen der zentralen Strahlungswärme. Des weiteren kann die Abdeckung zumindest teilweise aus dem gleichen Material wie die gesamte Arbeitsfläche des Gaskochfelds bestehen und somit zu einem durchgängigen Design beitragen. Alternativ kann sie aus einem Material mit hoher Abstrahlung und Wärmeleitung bestehen wie beispielsweise SiC, Gusseisen, Edelstahl oder Eisen-Chrom-Legierungen. Die Abdeckung kann auch die Funktion des Topfträgers übernehmen. Dadurch lassen sich die Reinigbarkeit des Kochfelds verbessern und die Kosten für zusätzliche Topfträger einsparen.at Using a cover for IR radiation transparent glass material such as glass ceramic or the like. can the radiation component elevated and be made visually recognizable. The user sees, so to speak the benefits of central radiant heat. Furthermore, the Cover at least partially made of the same material as the whole working surface of the gas hob and thus to a consistent design contribute. Alternatively, it can be made of a material with high radiation and heat conduction such as SiC, cast iron, stainless steel or iron-chromium alloys. The cover can also take over the function of the pot carrier. This can be done improve the cleanability of the hob and the cost of additional pan supports save on.
Das erfindungsgemäße Brennerkonzept ist so kompakt und flexibel, dass es eben auch unter einer durchgängigen Glas- oder Glaskeramik-Kochfeldplatte eingesetzt werden kann. Hierdurch bieten sich Vorteile bei der Reinigbarkeit der Kochfläche an. Auch in einem Backofen ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Brenners möglich.The inventive burner concept is so compact and flexible that it can also be placed under a continuous glass or ceramic hob plate can be used. This offers advantages in terms of cleanability the cooking surface at. Also in an oven is the use of the burner according to the invention possible.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features go out the claims also from the description and the drawings, wherein the individual features each for alone or in the form of subcombinations an embodiment of the Invention and other fields be realized and advantageous also for protectable versions can represent for the protection is claimed here. The subdivision of the application into individual Sections and interim headings restrict the not in its generality among these statements.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:embodiments The invention are shown schematically in the drawings and will be closer in the following explained. In the drawings show:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description the embodiments
In
Von
unten führt
die Zuleitung
Der
Körper
Alternativ
ist der Körper
Vorzugsweise ist das strukturierte makroporöse Substrat für den Körper grundiert, um die Oberfläche für den Katalysator zu vergrößern und die Porengröße des Substrats zu verringern. Dabei wird nämlich nicht nur die Oberfläche vergrößert sondern auch die Wahrscheinlichkeit herabgesetzt, dass Moleküle den Katalysator passieren, ohne an der Oberfläche zu reagieren. Eine Grundierung kann als Überzug von beispielsweise γ-Aluminium (Gamma-Aluminium) in einer wässrigen Lösung auf den Körper aufgebracht werden, wobei man dann die wässrige Lösung verdunsten lässt.Preferably is the structured macroporous Substrate for the body primed to the surface for the Catalyst to enlarge and the pore size of the substrate to reduce. This is namely not just the surface but also increased reduced the likelihood that molecules will pass through the catalyst, without on the surface to react. A primer may be used as a coating of, for example, γ-aluminum (Gamma-aluminum) in an aqueous solution on the body be applied, then allowing the aqueous solution to evaporate.
Die als dünne Schicht auf dem Körper aufgebrachte Grundierung wird vorzugsweise aus einem feuerfesten Oxid hergestellt mit niedriger Wärmeausdehnung und hoher chemischer Affinität zu dem Material des Körpers. Insbesondere ist die Trägerschicht der großen Oberfläche aus MgO, MgAl2O4, ZrO2, γ-Al2O3 hergestellt und kann möglicherweise durch La2O3, CeO2, SiO2, BaO oder andere Stabilisatoren stabilisiert sein, die einen Anteil zwischen 5 Gew.% und 10 Gew.% an der gesamten Trägerschicht ausmachen. Die katalytisch aktive Phase auf dem makroporösen Körper wird so ausgewählt, dass sie bekanntermaßen die Reaktion und die Herstellung von synthetischen Gasen durch partielle katalytische Oxidation von Kohlenwasserstoffen bewirken. Sie kann die Reaktion der Umwandlung des Anteils der Kohlenwasserstoffe am Brennstoff in Teil-Oxidationsprodukte wie H2 und CO verbessern im Vergleich zur Umwandlung in völlige Oxidationsprodukte wie H2O und CO2. Bevorzugt ist die katalytisch aktive Phase aus einem Gemisch von Metallen ausgebildet, die aus den Edelmetallen Pt, Pd, Rh, Ir, Re, Ru, Au, Ni, Ag und den Übergangsmetallen V, Cr, Mn, Fe, Co bestehen. Besonders bevorzugt werden Rh, Ni, Pt, Co, Fe, Cr und Mn verwendet, deren Anteil an der katalytisch aktiven Phase zwischen 0,01 Gew.% und 10 Gew.% betragen kann.The primer applied as a thin layer on the body is preferably made of a refractory oxide with low thermal expansion and high chemical affinity to the material of the body. In particular, the high surface area support layer is made of MgO, MgAl 2 O 4 , ZrO 2 , γ-Al 2 O 3 , and may possibly be stabilized by La 2 O 3 , CeO 2 , SiO 2 , BaO, or other stabilizers containing one part between 5 wt.% and 10 wt.% of the total carrier layer. The catalytically active phase on the macroporous body is chosen to be known to cause the reaction and production of synthetic gases by partial catalytic oxidation of hydrocarbons. It can improve the reaction of converting the proportion of hydrocarbons in the fuel to partial oxidation products such as H 2 and CO compared to conversion to complete oxidation products such as H 2 O and CO 2 . Preferably, the catalytically active phase is formed from a mixture of metals consisting of the noble metals Pt, Pd, Rh, Ir, Re, Ru, Au, Ni, Ag and the transition metals V, Cr, Mn, Fe, Co. Particular preference is given to using Rh, Ni, Pt, Co, Fe, Cr and Mn, the proportion of which in the catalytically active phase may be between 0.01% by weight and 10% by weight.
Das
Gemisch
Nach
unten kann das Gemisch
Das
Gemisch
Unter
typischen Arbeitsbedingungen des Brenners zeichnet sich das eingespeiste
Gemisch
Somit
führt der
Strömungsweg
Gemäß der oben
genannten Funktion des erfindungsgemäßen Brenners erfolgt eine Verbrennung
und somit Wärmeerzeugung
aber nicht erst in der Verbrennungszone
Dies
ist in
Des
weiteren ist in
Sobald die vom Brenner erzeugte thermische Leistung festgelegt ist, ist es möglich, das Verhältnis zwischen der Strahlungswärme und der direkten Kontaktwärme zu steuern, und zwar durch die Regulierung des Einspeiseverhältnisses Φ innerhalb der Grenzen eines brennstoffreichen Gemischs mit Φ > 1 und derart, dass die Temperatur des Körpers keine Werte erreicht, die seine Funktionalität, Haltbarkeit, Unversehrtheit und mechanische Stabilität gefährden können.As soon as is the thermal power generated by the burner is set is it is possible The relationship between the radiant heat and the direct contact heat to be controlled, by the regulation of the feed ratio Φ within the Limits of a fuel-rich mixture with Φ> 1 and such that the temperature of the body achieved no values that its functionality, durability, integrity and mechanical stability threaten can.
Aufgrund
der spezifischen Ausgestaltung des genannten Brenners kann die Inbetriebnahme durch
die Entzündung
einer Flamme mit einer üblichen
Zündelektrode
Eine
Abwandlung eines Brenners
Als
weitere Besonderheit zu dem vorbeschriebenen Brenner heizen hier
die offenen Flammen
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