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Strahlungsbrenner
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsbrenner mit einer flächenhaften Verbrennungszone an der zum Glühen gebrachten Brenneroberfläche und mit mehreren, rost- oder gitterartig im unmittel- baren Wirkungsbereiche der Verbrennungszone ausserhalb der Brenneroberfläche angeordneten zusätzlichen
Strahlungsflächen.
Bei bekannten Strahlungsbrennern wird eine äussere Brennerbegrenzung, z. B. eine poröse oder mit einer feinen Perforation versehene Platte aus keramischem oder gesintertem Material oder mindestens eine von aufeinanderliegenden, die Brennerbegrenzung bildenden, gasdurchlässigen Hüllen, z. B. Draht- geflechten, durch die Verbrennungszone auf Glühtemperatur gebracht. Bei diesen bekannten Brennern be- steht ein erheblicher Anteil der Wärmeabgabe aus Wärmestrahlung, was den Brenner besonders für die
Heizung von Brat- und Trockenöfen oder z. B. zur Heizung der Umgebung von Markt- oder Ausstellungs- ständen in Hallen oder im Freien und dergleichen Zwecke geeignet macht.
Die äusseren Brennerbegren- zungen dieser Brenner sind aber empfindlich gegen mechanische Schläge oder Drücke, und insbesondere die gesinterten oder keramischen Platten sind empfindlich gegen den Einfluss von Flüssigkeit, weil sie im Betrieb beim Auftreffen von Spritzern, z. B. Regentropfen, infolge der sehr raschen und intensiven Abkühlung springen können. Ferner sind alle bekannten Strahlbrenner sehr empfindlich gegen Luftzug, weil die Verbrennung bereits bei mässigem Luftzug zu flackern beginnt und zum Rückschlagen hinter die Brennerbegrenzung neigt. Es ist bereits bekannt, zur Behebung dieser Nachteile vor dem Brenner Schutzvorrichtungen zum Abhalten all der genannten schädigenden Einflüsse anzubringen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen wirksamen Schutz des Strahlungsbrenners vor den erwähnten äusseren Einflüssen zu erreichen, ohne seinen Wirkungsgrad unzulässig herabzusetzen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die zusätzlichen Strahlungsflächen im wesentlichen senkrecht zur Brenneroberfläche stehen und eine wabenartige Kammerung bilden, deren Tiefe in derselben Grössenordnung liegt wie die Kammerweite.
Ein wabenartiger Rost mit mindestens annähernd senkrecht zur Brenneroberfläche stehenden Wänden ergibt einerseits einen sehr wirksamen Schutz des Strahlbrenners gegen die oben erwähnten schädigenden Einflüsse und anderseits kann, wie durch Messungen ermittelt wurde, eine erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades des Strahlbrenners erzielt werden, weil die im unmittelbaren Wirkungsbereich der Verbrennungszone befindlichen zusätzlichen Strahlungsflächen ebenfalls eine hohe Temperatur erreichen und somit erheblich zur Wärmestrahlung des Brenners beitragen.
Diese erfindungsgemässe Ausbildung des aus zusätzlichen Strahlungsflächen bestehenden Rostes ist nicht bekannt, trotzdem sie wesentliche Vorteile mit sich bringt. Bei den meisten bekannten Strahlungbrennern, die zusätzliche Strahlungsflächen aufweisen, ist die Auffassung nahegelegt, diese Strahlungflächen müssten parallel oder mindestens schief zur Brenneroberfläche stehen.
Gemäss franz. Patentschrift Nr. 1. 108. 655 sind parallel zur Brenneroberfläche liegende gewellte und durchbrochene Bänder vorgeschlagen. Bei der franz. Patentschrift Nr. 1. 110. 164 ist als zusätzliche Strahlungsfläche ein Drahtgeflecht vorgeschlagen. Gemäss USA-Patentschrift Nr. 1, 139, 321 sind schief zur Brennerebene stehende Lamellen oder aber V-förmige Leisten vorgesehen, die ebenfalls gegenüber der Brennerfläche geneigte Flächen aufweisen.
Die Schweizer Patentschrift Nr. 65076 zeigt keine zu- sätzlichen Strahlungsflächen, sondern über dem Brenner liegende Rippen, die lediglich zur Abstützung
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eines auf denBrenner gestelltenKochgefässes und der Bildung von Abzugskanälen für die Verbrennungsgase zwischen Brenneroberfläche und Kochgefäss dienen. Es war somit durch diese Fachliteratur nicht nahege- legt, im wesentlichen senkrecht zur Brennerfläche stehende, als zusätzliche Strahlungsflächewirkende
Elemente vorzusehen. Tatsächlich sind aber mit der Massnahme nach der Erfindung wesentliche Vorteile verbunden, die keine der erwähnten bekannten Konstruktionen aufweist.
Durch die wabenartige Kamme- rung über der glühenden Brennerfläche werden Luftzüge längs der Brenneroberfläche praktisch vollständig vermieden. Dadurch wird es möglich, denBrenner auch im Freien bei ziemlich starkem Wind zu benützen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Flamme gelöscht wird oder hinter die Brennerbegrenzung zurück- schlägt. Bei allen bekannten Anordnungen mit zusätzlichen Strahlungsflächen, die nur parallel zueinander verlaufende Strahlungselemente verwenden, würden unter denselben Voraussetzungen starke Züge minde- stens in Richtung parallel zu den zusätzlichen Strahlungsflächen nicht zu vermeiden sein. Das ist auch bei der aus der brit.
Patentschrift Nr. 705, 385 bekannten Vorrichtung der Fall, die wohl senkrecht zur Bren- nerfläche stehende, aber parallele, keine Kammer-mg bildende zusätzliche Flächen aufweist. Solche Zü- ge haben jedoch nicht nur den erwähnten nachteiligen Einfluss auf das Funktionieren des Brenners selbst, sondern durch solche Züge werden auch die zusätzlichen Strahlungsflächen erheblich gekühlt, so dass ihre
Strahlungswirkung stark herabgesetzt wird. Beim wabenartigen Rost von zusätzlichen Strahlungsflächen gemäss der Erfindung ist aber auch eine solche Kühlung praktisch verunmöglicht, so dass die bereits er- wähnten erheblichen Verbesserungen des Strahlungs-Wirkungsgrades des Brenners erzielt werden.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Strahlung- brenners dargestellt. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Brenners mit wabenartigem Rost. Fig. 2 und 3 sind Ansichten je einer weiteren Ausführungsform des erfindungs- gemässen Brenners mit wabenartigem Rost.
Der in Fig. 1 dargestellte Brenner weist einen Brennerkörper 1, ein Mischrohr 2 und eine in einem Flansch 3 des Brenners gehaltene, ebene Brennerbegrenzung 4 auf, welche z. B. aus zwei aufeinanderliegenden, feinmaschigen Drahtgeflechten bestehen kann. Durch diese Geflechte fliesst das Gas-Luftgemisch durch und verbrennt in der Nähe des äusseren Geflechtes, welches dabei glühend wird. Am Flansch 3 des Strahlungsbrenners ist ein Rost 5 aus senkrecht zur Begrenzung 4 des Brenners stehenden Blechen angeordnet. Dieser Rost kann z. B. mit am Flansch 3 befestigten Lappen 6 verschraubt sein.
Die senkrecht zueinander stehenden und an denKreuzungsstellen ineinandergreifenden, ebenen Blechstreifen 7 des Rostes 5 bilden über dem Brenner eine wabenartigeKammerung, die den Zutritt von Zugluft zur eigentlichenBrennerbegrenzung 4 und mechanische Beschädigung derselben verhindert, aber den Austritt der Wärmestrahlung von'der Brennerbegrenzung 4 durch die Öffnungen des Rostes gestattet. Durch die heissen Verbrennungsgase wird auch der Rost 5 mindestens teilweise auf Rotglut erhitzt, und die als zusätzliche Strahlungs- flächen wirkendenWände des Rostes 5 tragen ihrerseits erheblich zur Wärmestrahlung. des Brenners bei.
Der Rost ergibt damit auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Brenners, indem er eine Erhöhung des Wärmestrahlungsanteils gegenüber der durch Konvektion abgegebenen, Wärme des Brenners bewirkt. Durch den Rost 5 wird die Strahlung hauptsächlich in die Axialrichtung der Öffnungen des Rostes gelenkt, so dass die Heizwirkung des Brenners auf ein bestimmtes Gebiet konzentriert werden kann, was in bestimmten Fällen, z. B. bei Trockenöfen und Bratöfen, sehr erwünscht ist.
Die Seitenlänge der beispielsweise quadratischen Öffnungen des Rostes 5 wird vorzugsweise etwa 20-25 mm gewählt, während die Höhe des Rostes 5 etwa 15-25 mm betragen kann. Bei diesen Rostdimensionen arbeitet der Brenner zuverlässig und ohne erhebliches Flackern bei Windstärken bis 40 km/h. Die Dicke der Blechstreifen, aus welchen der Rost aufgebaut ist, kann beispielsweise etwa 0, 5 mm betragen, in welchem Falle der Rost verhältnismässig rasch auf Glühtemperatur gebracht wird. Zur Herstellung des Rostes wird selbstverständlich ein zunderfreies, möglichst feuerfestes Material verwendet.
In Fig. 2 und 3 sind entsprechende Teile des Brenners gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Fig. 2 zeigt einen Rost 5, welcher aus ebenen, gestreckten Blechbändern 8 und aus gewellten Blechbändern 9 aufgebaut ist. Die Blechbänder 9 begrenzen zwischen den ebenen Blechbändem 8 Kammern oder Öffnungen mit dreieckähnlichem Querschnitt, die den Zutritt der Zugluft zur Brennerbegrenzung 4 verhindern. Der Rost 5 gemäss Fig. 2 hat den Vorteil, dass die Blechbänder sich nicht kreuzen und daher in den Blechbändern keine Einschnitte an den Kreuzungsstellen erforderlich sind. An den Scheitelpunkten der gewellten Bänder 9 können dieselben mit dem Rahmen des Rostes 5 bzw. mit den ebenen Blechstreifen 8 durch Schweissung verbunden sein.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Rostes 5, welcher ausschliesslich aus zickzackförmig gewellten Blechstreifen 10 aufgebaut ist. Die Streifen 10 berühren sich an ihren Scheitelpunkten und können an diesen Stellen durch Schweissung verbunden sein. Die'Streifen 10 begrenzen am Rande des Rostes 5
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dreieckige und im Mittelteil des Rostes 5 rhombische Öffnungen, die den Zutritt der Zugluft zur Bren- nerbegrenzung 4 verhindern.
Die dargestellten Strahlungsbrenner eignen sich nicht nur zu Heizzwecken im Freien oder in grossen Räumen, wo verhältnismässig starke Luftzüge auftreten können, sondern die Brenner sind auch sehr ge- eignet zur Verwendung in Brat- und Grillöfen oder in Trockenöfen aller Art, wo eine intensive und kon- zentrierte Erhitzung eines bestimmten Gutes verlangt wird. Der Brenner eignet sich ganz besonders für
Trockenöfen, durch welche Trocknungsluft geführt wird, weil der dabei auftretende Luftzug das zuver- lässige Funktionieren des Brenners nicht beeinträchtigen kann.
Es kann wesentlich sein, dass der Rost ohne Zwischenraum auf der Brennerbegrenzung liegt, um Ausgleichsströmungen zwischen einzelnen Kammern des Rostes direkt über der Brennerfläche zu verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Strahlungsbrenner mit einer flächenhaften Verbrennungszone an der zum Glühen gebrachten Bren- neroberfläche und mit mehreren rost- oder gitterartig im unmittelbaren Wirkungsbereiche der Verbrennungszone ausserhalb derBrenneroberfläche angeordneten zusätzlichen Strahlungsflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Strahlungsfläehen (7) im wesentlichen senkrecht zur Brenneroberfläche (4) stehen und eine wabenartige Kammerung bilden, deren Tiefe in derselben Grössenordnung liegt wie die Kammerweite.
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Radiant burner
The present invention relates to a radiant burner with a planar combustion zone on the burner surface that is made to glow and with several additional ones arranged in the form of a grate or grid in the immediate effective area of the combustion zone outside the burner surface
Radiant surfaces.
In known radiant burners, an outer burner limitation, z. B. a porous or provided with a fine perforation plate made of ceramic or sintered material or at least one of superimposed, the burner boundary forming, gas-permeable casings, z. B. wire mesh, brought to the annealing temperature by the combustion zone. In these known burners, there is a considerable proportion of the heat output from thermal radiation, which makes the burner particularly suitable for
Heating of roasting and drying ovens or z. B. for heating the area around market or exhibition stands in halls or in the open air and similar purposes.
The outer burner limits of these burners are sensitive to mechanical impacts or pressures, and the sintered or ceramic plates in particular are sensitive to the influence of liquid because they are exposed to splashes during operation, e.g. B. raindrops, can jump as a result of the very rapid and intense cooling. Furthermore, all known jet burners are very sensitive to drafts because the combustion begins to flicker even with a moderate draft and tends to kick back behind the burner limitation. In order to remedy these disadvantages, it is already known to attach protective devices in front of the burner to keep out all of the aforementioned damaging influences.
The aim of the present invention is to achieve effective protection of the radiant burner from the aforementioned external influences without inadmissibly reducing its efficiency. This aim is achieved according to the invention in that the additional radiation surfaces are essentially perpendicular to the burner surface and form a honeycomb-like chamber, the depth of which is of the same order of magnitude as the chamber width.
A honeycomb-like grate with walls at least approximately perpendicular to the burner surface provides, on the one hand, a very effective protection of the jet burner against the damaging influences mentioned above and, on the other hand, as has been determined by measurements, a considerable increase in the efficiency of the jet burner can be achieved because the in the immediate area of action The additional radiation surfaces located in the combustion zone also reach a high temperature and thus contribute significantly to the heat radiation of the burner.
This design according to the invention of the grate consisting of additional radiation surfaces is not known, although it has significant advantages. Most of the known radiation burners which have additional radiation surfaces suggest that these radiation surfaces must be parallel or at least oblique to the burner surface.
According to French In U.S. Patent No. 1,108,655, corrugated and openwork bands lying parallel to the burner surface are proposed. At the franz. In patent specification No. 1,110,164, a wire mesh is proposed as an additional radiation surface. According to US Pat. No. 1, 139, 321, lamellae standing obliquely to the burner plane or else V-shaped strips are provided, which also have surfaces inclined with respect to the burner surface.
The Swiss patent specification no. 65076 shows no additional radiation surfaces, but rather ribs above the burner which are only used for support
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a cooking vessel placed on the burner and the formation of exhaust ducts for the combustion gases between the burner surface and the cooking vessel. It was therefore not suggested by this specialist literature that it was essentially perpendicular to the burner surface and acting as an additional radiation surface
Elements to be provided. In fact, however, the measure according to the invention is associated with significant advantages which none of the known constructions mentioned have.
Due to the honeycomb-like chamber over the glowing burner surface, drafts of air along the burner surface are practically completely avoided. This makes it possible to use the burner outdoors in fairly strong winds, without the risk of the flame being extinguished or flashing back beyond the burner limit. In all known arrangements with additional radiation surfaces that only use radiation elements that run parallel to one another, under the same conditions, strong pulls at least in the direction parallel to the additional radiation surfaces would be unavoidable. This is also the case with the brit.
Patent No. 705, 385 known device is the case, which probably perpendicular to the burner surface, but has parallel, no chamber mg forming additional surfaces. However, such trains not only have the aforementioned disadvantageous influence on the functioning of the burner itself, but also the additional radiation surfaces are considerably cooled by such trains, so that their
Radiation effect is greatly reduced. In the case of the honeycomb grate of additional radiation surfaces according to the invention, however, such cooling is also practically impossible, so that the already mentioned considerable improvements in the radiation efficiency of the burner are achieved.
Some exemplary embodiments of the radiation burner according to the invention are shown in the accompanying drawing. Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the honeycomb grate burner. 2 and 3 are views each of a further embodiment of the burner according to the invention with a honeycomb-like grate.
The burner shown in Fig. 1 has a burner body 1, a mixing tube 2 and a held in a flange 3 of the burner, flat burner delimitation 4, which z. B. can consist of two superimposed, fine-meshed wire meshes. The gas-air mixture flows through these braids and burns near the outer braid, which then becomes glowing. On the flange 3 of the radiant burner, a grate 5 is arranged from sheets perpendicular to the boundary 4 of the burner. This grate can z. B. be screwed to the flange 3 attached tabs 6.
The flat sheet metal strips 7 of the grate 5, which are perpendicular to one another and interlocking at the intersections, form a honeycomb-like chamber above the burner, which prevents the entry of drafts to the actual burner boundary 4 and mechanical damage to it, but the escape of heat radiation from the burner boundary 4 through the openings of the burner Grate allowed. The grate 5 is also at least partially heated to red heat by the hot combustion gases, and the walls of the grate 5, which act as additional radiation surfaces, in turn contribute considerably to the thermal radiation. of the burner.
The grate thus also results in an increase in the efficiency of the burner by causing an increase in the proportion of heat radiation compared to the heat emitted by the burner through convection. The grate 5 directs the radiation mainly in the axial direction of the openings of the grate, so that the heating effect of the burner can be concentrated on a certain area, which in certain cases, e.g. B. in drying ovens and roasting ovens, is very desirable.
The side length of the, for example, square openings of the grate 5 is preferably selected to be about 20-25 mm, while the height of the grate 5 can be about 15-25 mm. With these grate dimensions, the burner works reliably and without significant flickering in winds of up to 40 km / h. The thickness of the sheet metal strips from which the grate is built can be, for example, about 0.5 mm, in which case the grate is brought to the glowing temperature relatively quickly. Of course, a non-scaling, preferably fireproof material is used to manufacture the grate.
Corresponding parts of the burner are identified in the same way as in FIG. 1 in FIGS. 2 and 3. The sheet-metal strips 9 delimit chambers or openings with a triangular-like cross-section between the flat sheet-metal strips 8, which chambers or openings prevent the draft from entering the burner delimitation 4. The grate 5 according to FIG. 2 has the advantage that the sheet-metal strips do not intersect and therefore no incisions are required in the sheet-metal strips at the points of intersection. At the vertices of the corrugated strips 9, the same can be connected to the frame of the grate 5 or to the flat sheet metal strips 8 by welding.
3 shows a further embodiment of the grate 5, which is constructed exclusively from sheet metal strips 10 corrugated in a zigzag shape. The strips 10 touch at their apexes and can be connected by welding at these points. The strips 10 limit the edge of the grate 5
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triangular and in the middle part of the grate 5 rhombic openings, which prevent the access of drafts to the burner limitation 4.
The radiant burners shown are not only suitable for heating purposes outdoors or in large rooms, where relatively strong drafts can occur, but the burners are also very suitable for use in roasting and grilling ovens or in drying ovens of all kinds, where intensive and con - centered heating of a certain product is required. The burner is particularly suitable for
Drying ovens through which drying air is passed because the resulting draft cannot impair the reliable functioning of the burner.
It can be essential that the grate lies on the burner delimitation without a gap in order to prevent equalizing flows between individual chambers of the grate directly above the burner surface.
PATENT CLAIMS:
Radiant burner with a planar combustion zone on the burner surface that has been brought to glow and with several additional radiation surfaces arranged in the form of a grate or grid in the immediate effective area of the combustion zone outside the burner surface, characterized in that the additional radiation surfaces (7) are essentially perpendicular to the burner surface (4 ) stand and form a honeycomb-like chamber, the depth of which is in the same order of magnitude as the chamber width.