[发明专利]对流燃烧器

说明书

本发明涉及一种带有燃烧室(Brennkammer)的对流燃烧器(Gegenstrombrenner)，燃气(Brenngas)和氧化剂(Oxidationsmittel)可从相反侧(von entgegen gesetzten Seiten)被供应给该燃烧室。

当燃气和氧化剂(例如氢气和氧气)自相反的方向相撞时，它们的冲量(Impulse)至少部分抵消。因此获得了能够不仅稍带长形地而且呈球形地成形的火焰形状。预混合火焰则不是这样，因为在其处两种气体基本上在一个方向上流动。扩散火焰同样是较少地有利的，因为在其处须进行扩散。火焰还具有与喷嘴的间距，从而使得经由喷嘴仅较少热量被排出。还可实现较小的气体速度、尤其较小的废气速度，由此热损失(由于强制的对流)被降低。

在此，这一切有助提高火焰温度。最后还获得待研究的样气在燃烧室中的较大的停留时间。对于火焰稳定性而言，球形由于与容积(在该容积中热量被产生)相比最小的表面积(经由该表面积热量被放出)而特别地有利。

如果将仅使用非常小的火焰，如举例而言在小型化的科学仪器或气体检测器中所需要的那样，则这是极其重要的。对于这样的研究而言已知了小型化的对流燃烧器，在其中燃烧室被由不锈钢制成的毛细管围绕(US2005/0287033A1，US2008/0213908A1)。相应的较小的毛细管的制造虽然是可能的。然而，由不同的零件组成的相应的对流燃烧器的装配造成巨大的困难和成本，尤其是当期望使用尽可能小的结构和其应被批量生产地制造时。此外，一毛细管仅在一个方向上延伸，即，是基本上一维的构型，从而使得仅存在相对较小的影响火焰的可能性。

该微型对流燃烧器例如应用于光度(fotometrische)气相色谱法(Gaschromatographie)和带有所产生的离子化的测量的气相色谱法。在此，相应的装置不仅可用于科学上的目的，而且举例而言还适合在环境技术中被使用，以便确定有害的气体。

本发明的目的在于创造一种小尺寸的、可成本低廉地制造的对流燃烧器。

根据本发明的解决方案在于，对流燃烧器具有三个平面的(planare)重叠地(übereinander liegend)彼此连接的基片(Substrate)，中间的基片具有燃烧室，处在该基片的平面(Ebene)中的通道在相反的方向上从燃烧室通向边缘(zum Rand führen)，上部的和下部的基片是基本上封闭的(geschlossen)，并且至少该中间的基片以微系统技术(Mikrosystemtechnik)方法来制造。

对流燃烧器于是不再基本上由毛细管构成，而是由平面的结构构成。这些结构可特别良好地被加工(尤其同样以微系统技术方法)，从而可获得非常小的对流燃烧器。在中间的基片中布置该燃烧室，处在该基片的平面中的通道沿相反方向自燃烧室通向边缘。带有燃烧室和通道的中间的基片然后被基本上封闭的上部的和下部的基片盖住。

最初敞开的通道和敞开的燃烧室(其通过已知的微系统技术的方法来制造)被这些上部的和下部的基片至少基本上封盖住。因为通道在相反的方向上从燃烧室通向边缘，所以通过这些通道而输入的气体自相反的方向相撞，由此，冲量至少部分地被抵消。

在一种优选的实施方式中设置有两个这样的朝向彼此而定向的通道，其中，燃气通过其中一个通道且氧化剂通过另一个通道被供应给燃烧室。

在另一优选的实施方式中，上部的和下部的基片完全地封盖住中间的基片。因此，燃气和氧化剂的供应以及废气的排出在中间的基片的平面中在其边缘处发生。在此，通过通道的布置确保了气体相应地以合适的方式相撞。废气然后可通过同样地在相反的方向上以燃烧室为出发点的相应的通道被排出。

一种优选的实施方式的杰出之处在于，处在基片的平面中的通道呈星形地从燃烧室通向边缘。由此不仅从两侧地而且从多侧地具有至燃烧室的进口，这可用于火焰的控制或者均匀化。

相比于在其中燃气和氧化剂自相反的方向撞击的情况，相撞的气体的净冲量则甚至被变为零。

如果氧气和两倍量的氢气相撞，以便作为氢氧气(Knallgas)被燃烧，则氧气由于较大的分子量(Molekulargewicht)具有大于氢气的冲量，从而使得冲量不完全地合计为零。然而，在本发明的呈星形的布置的情形中，可使气体自多侧相撞且在此总是使两个氧气流和使两个燃气流自精确相反的方向相撞，从而使得总冲量合计为零。