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Infrarotstrahler
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Flammenausbreitung, ange-des Strahlers nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 entspricht Fig. 3, bezieht sich aber auf eine Variante, und Fig. 5 ist eine schematische Schnittdarstellung eines andern Strahlers nach der Erfindung. In den verschiedenen Fi- guren sind entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei jeder der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen umfasst der Infrarotstrahler eine ausstrahlende Verbrennungskammer 1, die einerseits durch einen glühenden, durchbrochenen Schirm 2, der den Durchtritt der verbrannten Gase gestattet und anderseits durch Wände aus keramischem, feuerfe- stem Material geringer Wärmeleitfähigkeit begrenzt ist. Ein Teil dieser Wände bildet einen Verteiler 3 für das Gasgemisch. Dieser Verteiler ist von einer grossen Anzahl kleiner Öffnungen 6 durchsetzt.
Das Gas und die Luft treten durch eine Mischvorrichtung 4 bekannter Art für die Luft und das brenn- bare Gas in den Apparat ein. Auf diese Weise bildet sich in der Verteilerkammer 5 ein Gasgemisch. Die- ses Gemisch durchströmt die Durchlassöffnungen 6 des Verteilers 3. Das Gemisch strömt dann in die Ver- brennungskammer 1, die ausser dem Verteiler noch keramische, feuerfeste Vollwände 7 aufweist.
Der durchbrochene Schirm 2 ist aus einem feuerfesten Metall, das zumindest einer Temperatur von
11000 C widersteht, z. B. aus Chromnickel, hergestellt. Man kann Drähte 9 aus Chromnickel von etwa
1 mm Durchmesser verwenden und sie mit einem gegenseitigen Abstand von ewa3 mm verflechten, wo- durch Öffnungen 8 gebildet werden. Man erhält so einen Schirm von sehr geringer Dicke. Diese Dicke muss jedoch mit der verlangten Widerstandsfähigkeit in Einklang stehen. Das Verhältnis des gesamten, für den Durchtritt der verbrannten Gase offenstehenden-Querschnittes, also des Gesamtquerschnittes der Öff- nungen 8 zu dem des Schirmes ist gross und beträgt in jedem Fall mehr als 0, 5 und weniger als 0, 75.
Auf diese Weise weist der Schirm nicht nur grosse Durchlassöffnungen für den Abzug der verbrannten Gase auf, sondern lässt auch die Strahlung der keramischen Wände der Verbrennungskammer 1 austreten. Dieser ausserdem noch glühende Schirm strahlt nach aussen wie nach innen, wodurch die Temperatur der kerami- schen Wände der Verbrennungskammer erhöht und infolgedessen die Strahlung dieser Wände nach aussen verstärkt wird.
Die Verbrennungskammer hat eine sehr geringe Tiefe von der Grössenordnung 2-10 mm. Tatsäch- lich ist der durchbrochene Schirm 2 in der mittleren Spitzenhöhe der Flammenkegel angeordnet, die aus den Öffnungen 6 des Verteilers 3 austreten. Der durchbrochene Schirm 2 erfährt dadurch die Einwirkung der maximalen Flammentemperatur.
Die Öffnungen 8 des durchbrochenen Schirmes 2. haben solche Abmessungen, dass sie eine Ausström- geschwindigkeit des Gasgemisches ergeben, die geringer ist als die der Flammenausbreitung. Auf diese
Art erfolgt daher die Verbrennung im Betrieb immer im Inneren der Verbrennungskammer. Wenn man den beschriebenen Apparat entzündet, erfolgt die Verbrennung zuerst ausserhalb der Verbrennungskammer
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gang der Flamme ein, und die Verbrennung erfolgt beständig in der Verbrennungskammer 1 auf Grund der Wahl der verschiedenen Abmessungen, die die gewünschten Verhältnisse zwischen den Ausströmgeschwin- digkeiten des Gasgemisches und der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung sicherstellen.
Tatsächlich haben die Öffnungen 6 des Verteilers 3 einen solchen Querschnitt und sind von solcher Zahl, dass die Durchtrittsgeschwindigkeit des Gasgemisches durch den Verteiler grösser ist als die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung. Die Flammen bilden sich daher vor den Öffnungen 6 des Verteilers 3 aus, während bei den Brennern, bei denen das Gasgemisch den Verteiler mit geringerer Geschwindigkeit als der Flammenausbreitungsgeschwindigkeit durchströmt, die Verbrennung in den Enden der Bohrungen des Verteilers stattfindet, wodurch die Aussenseite der Vetteilerplatte rotglühend wird. Im Gegensatz dazu wird beim erfindungsgemässen Brenner die Dunkelrotglut der Aussenseite der keramischen Verteilerplatte 3 weitgehend durch die Rückstrahlung des Gitterschirmes 2 erzielt.
Die Dicke des Verteilers ist offenbar eine Funktion seiner Wärmeleitfähigkeit und wird so ausgewählt, dass die Begrenzungsfläche der Verteilerkam- mer 5 nicht auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, dass sie für die Entflammung des Gasgemisches ausreicht.
Der Infrarotstrahler nach der Erfindung kann in mehreren verschiedenen Formen ausgeführt werden.
In den Fig. 1 - 4 ist ein Strahler mit ebenem, durchbrochenem Schirm dargestellt. Die Verbrennungskammer ist hier durch den Verteiler 3 begrenzt, der ebenfalls in Form einer Platte ausgeführt ist und Abmessungen aufweist, die denen des Schirmes entsprechen. Diese Platte ist parallel zum Schirm angeordnet. Die Voll wände 7 werden durch einen Rahmen aus keramischem, feuerfestem Material gebildet, der die den Verteiler 3 bildende Platte umgibt und sie um ein Stück überragt, das praktisch gleich der Tiefe der Verbrennungskammer ist.
Der durchbrochene Schirm 2. ruht frei auf den Wänden 7 und wird auf diesen durch einen Metallrahmen 10 festgehalten, der mit dem die Wände 7 bildenden feuerfesten Rahmen zusammenwirkt und mit der Verbrennungskammer l durch Ansätze 11 verbunden ist, die auf der gusseisernen Einrahmung 12 festgeschraubt sind, welche mit den Wänden der Verteilungskammer 5 aus einem Stück besteht.
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Die Platte, die den Verteiler 3 bildet, setzt sich aus kleinen Platten 13 aus keramischem, feuerfestem Material zusammen. Eine dieser kleinen Platten ist in vergrössertem Massstab in Fig. 3 dargestellt, in der man die Öffnungen 6 sieht, die zylindrisch ausgeführt sind.
Fig. 4 zeigt in vergrössertem Massstab eine kleine Platte 13, deren Öffnungen 6 in Form von Schlitzen ausgeführt sind.
In Fig. 5 ist ebenfalls ein Strahler mit ebener durchbrochener Platte dargestellt, aber diesmal bildet der Verteiler 3 die Seitenwände der Verbrennungskammer 1, wobei die zum durchbrochenen Schirm 2 parallele Wand 7 aus vollem Material gebildet ist. Die Ausführungsform nach Fig. 5 findet ihre Anwendung bei Rampenstrahlern von geringer Breite und grösser Länge. Die Öffnungen 6 sind horizontal oder schräge Die Verbrennungskammer hat eine geringe Breite, so dass die Flammenkegel den Schirm 2 berühren können.
Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung in keiner Weise auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Abänderungen an den letzteren vorgenommen werden können, ohne damit den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu überschreiten.
Die Brennstoffzufuhr zu den beschriebenen Strahlern kann bei niedrigem Druck erfolgen ; die Strahler gestatten die Verwendung von Stadtgas oder von Gasflaschen, z. B. mit Butan, wobei diese Flaschen mit einem Druckminderventil versehen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Infrarotstrahler mit einer Verbrennungskammer, die einerseits durch Wände aus keramischem, feuerfestem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit und anderseits durch einen durchbrochenen Schirm aus feuerfestem Material begrenzt ist, wobei zumindest in einer der keramischen Wände kleine Öffnungen für das Zuströmen des Gasgemisches, dessen Durchtrittsgeschwindigkeit durch diesen Verteiler grösser ist als die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung, angeordnet sind und der Schirm, der zumindest einer Temperatur von 11000 C widersteht und eine Dicke von weniger als 3 mm aufweist, das Abströmen der verbrannten Gase gestattet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem gesamten, für den Durchtritt der verbrannten Gase offenstehenden Querschnitt zu dem des Schirmes (2) zwischen 0, 5 und 0, 75 liegt.
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Infrared heater
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Flame spread, attached to the radiator according to FIGS. 1 and 2, FIG. 4 corresponds to FIG. 3, but relates to a variant, and FIG. 5 is a schematic sectional illustration of another radiator according to the invention. Corresponding parts are identified by the same reference symbols in the various figures.
In each of the embodiments shown in the drawings, the infrared heater comprises a radiating combustion chamber 1, which is limited on the one hand by a glowing, perforated screen 2, which allows the passage of the burnt gases and on the other hand by walls made of ceramic, fire-resistant material of low thermal conductivity. A part of these walls forms a distributor 3 for the gas mixture. This distributor is penetrated by a large number of small openings 6.
The gas and the air enter the apparatus through a mixing device 4 of a known type for the air and the combustible gas. In this way, a gas mixture is formed in the distribution chamber 5. This mixture flows through the passage openings 6 of the distributor 3. The mixture then flows into the combustion chamber 1 which, in addition to the distributor, also has ceramic, fireproof solid walls 7.
The perforated screen 2 is made of a refractory metal that has at least a temperature of
11000 C withstands e.g. B. made of chrome nickel. One can wire 9 made of chrome nickel of about
Use 1 mm diameter and interweave them with a mutual distance of about 3 mm, creating openings 8. A screen of very small thickness is obtained in this way. However, this thickness must be consistent with the resistance required. The ratio of the total cross-section open to the passage of the burnt gases, i.e. the total cross-section of the openings 8, to that of the screen is large and in any case is more than 0.5 and less than 0.75.
In this way, the screen not only has large passage openings for the exhaust of the burnt gases, but also allows the radiation of the ceramic walls of the combustion chamber 1 to escape. This screen, which is also still glowing, radiates outwards as well as inwards, whereby the temperature of the ceramic walls of the combustion chamber is increased and as a result the radiation of these walls is intensified to the outside.
The combustion chamber is very shallow, on the order of 2-10 mm. In fact, the perforated screen 2 is arranged in the middle peak height of the flame cones that emerge from the openings 6 of the distributor 3. The perforated screen 2 is exposed to the maximum flame temperature.
The openings 8 of the perforated screen 2 have such dimensions that they result in an outflow speed of the gas mixture which is lower than that of the flame spread. To this
Therefore, combustion always takes place inside the combustion chamber during operation. When the apparatus described is ignited, the combustion first takes place outside the combustion chamber
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entrance of the flame, and the combustion takes place continuously in the combustion chamber 1 due to the choice of different dimensions, which ensure the desired ratios between the outflow speeds of the gas mixture and the speed of flame propagation.
In fact, the openings 6 of the distributor 3 have such a cross-section and are of such a number that the rate of passage of the gas mixture through the distributor is greater than the rate at which the flame spreads. The flames are therefore formed in front of the openings 6 of the distributor 3, while with the burners, in which the gas mixture flows through the distributor at a lower speed than the flame propagation speed, the combustion takes place in the ends of the bores of the distributor, causing the outside of the distributor plate to glow red becomes. In contrast to this, in the case of the burner according to the invention, the red glow of the outside of the ceramic distributor plate 3 is largely achieved by the reflection of the grid screen 2.
The thickness of the distributor is evidently a function of its thermal conductivity and is selected so that the boundary surface of the distributor chamber 5 is not brought to such a high temperature that it is sufficient to ignite the gas mixture.
The infrared radiator according to the invention can be implemented in several different forms.
1-4 show a radiator with a flat, perforated screen. The combustion chamber is limited here by the distributor 3, which is also designed in the form of a plate and has dimensions that correspond to those of the screen. This plate is arranged parallel to the screen. The full walls 7 are formed by a frame made of ceramic, refractory material, which surrounds the plate forming the distributor 3 and protrudes beyond it by a piece that is practically equal to the depth of the combustion chamber.
The perforated screen 2 rests freely on the walls 7 and is held on this by a metal frame 10 which cooperates with the refractory frame forming the walls 7 and is connected to the combustion chamber 1 by lugs 11 which are screwed onto the cast iron frame 12 , which consists of one piece with the walls of the distribution chamber 5.
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The plate which forms the distributor 3 is composed of small plates 13 made of ceramic, refractory material. One of these small plates is shown on an enlarged scale in Fig. 3, in which you can see the openings 6, which are cylindrical.
Fig. 4 shows on an enlarged scale a small plate 13, the openings 6 of which are designed in the form of slots.
5 also shows a radiator with a flat perforated plate, but this time the distributor 3 forms the side walls of the combustion chamber 1, the wall 7 parallel to the perforated screen 2 being made of solid material. The embodiment according to FIG. 5 is used for ramp emitters of small width and greater length. The openings 6 are horizontal or inclined. The combustion chamber has a small width so that the flame cones can touch the screen 2.
It goes without saying that the invention is in no way restricted to the embodiments described and that various modifications can be made to the latter without thereby departing from the scope of the present invention.
The fuel supply to the emitters described can take place at low pressure; the emitters allow the use of town gas or gas bottles, e.g. B. with butane, these bottles are provided with a pressure reducing valve.
PATENT CLAIMS:
1. Infrared radiator with a combustion chamber, which is limited on the one hand by walls made of ceramic, refractory material of low thermal conductivity and on the other hand by a perforated screen made of refractory material, with small openings in at least one of the ceramic walls for the flow of the gas mixture, its passage speed through this Distributor is greater than the speed of flame propagation, and the screen, which withstands at least a temperature of 11000 C and has a thickness of less than 3 mm, allows the outflow of the burnt gases, characterized in that the ratio between the total, for the passage of the burnt gases open cross-section to that of the screen (2) is between 0.5 and 0.75.