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Gasbeheizter Infrarotstrahler
Die Erfindung betrifft einen gasbeheizten Infrarotstrahler mit einem langgestreckten Gehäuse, das eine langgestreckte Öffnung von kleinerer Weite als die Gehäuseweite aufweist, wobei die Öffnung von einem Verbrennungsschirm abgedeckt und ein Zündbrenner nahe einem Ende des Gehäuses angeordnet ist und zwischen den Gehäuseenden gasförmiger Brennstoff über eine Zuführeinrichtung einspeisbar ist.
Solche Strahler werden beispielsweise auch für Raumheizung verwendet. Eines der Ziele der Erfindung besteht darin, Infrarotstrahler dieser Art zu verbessern und einen Strahler zu schaffen, dessen
Anordnung es gestattet, mehrere Strahler in beliebiger Weise aufzustellen, so dass eine gleichmässige
Erwärmung unabhängig von Grösse und Form des zu beheizenden Bereiches erzielt wird.
Erreicht wird dies, wenn gemäss der Erfindung zur gleichmässigen Verteilung des Brennstoffes über das Gehäuse
Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die eine längliche perforierte Ablenkplatte aufweisen, die den zwischen dem Zündbrenner und dem Treibstoffeintritt gelegenen Abschnitt des Verbrennungsschirmes abdeckt und deren eines Ende dem Zündbrenner benachbart ist, während das zweite Ende im Bereich der Mündung der Brennstoffzufuhreinrichtung liegt, wobei der jenseits der Ablenkplatte gelegene Teil des Gehäuses ohne Behinderung der direkt aus der Mündung der Treibstoffzufuhr kommenden Treibstoffströmung ausgesetzt ist.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung eines Infrarotstrahlers wird eine wirkungsvolle Steuerung der Verbrennung über die Länge des Verbrennungsschirmes sichergestellt, wobei eine gleichmässig verteilte Hitze geliefert wird und die Möglichkeit besteht, eine genau definierte Fläche zu beheizen. Hiedurch ist es möglich, Überlappungen zwischen den einzelnen Heizflächen bei Verwendung mehrerer Strahler zu vermeiden.
In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes weist die Steuereinrichtung eine zweite perforierte Ablenkplatte auf, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der ersten Ablenkplatte angeordnet ist. Die zweite Ablenkplatte dient hiebei dazu, den Brennstoff über eine Hälfte des Gehäuses zu verteilen, während gleichzeitig Treibstoff über die zweite Ablenkplatte strömen kann und über die verbleibende Hälfte des Gehäuses verteilt wird. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Infrarotstrahlers ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Ablenkplatte über den grössten Teil ihrer Länge lediglich über einem Teil der Quererstreckung des Verbrennungsschirmes erstreckt und dass sich die zweite Ablenkplatte im wesentlichen über die gesamte Breite des Gehäuses erstreckt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das innere Ende der Brennstoffzufuhreinrichtung eine Auslassöffnung auf und die zweite Ablenkplatte deckt einen Teil dieser Öffnung ab. Der Brennstoff, der hiebei aus der Brennstoffzufuhreinrichtung austritt, wird hiebei in einen Teilstrom aufgelöst, der durch die zweite Ablenkplatte nach unten und hinten gegen das Gehäuseende abgelenkt wird, wo die Zündung durch den Zündbrenner erfolgt. Gleichzeitig wird das Gas durch die Perforierungen in der ersten Ablenkplatte hindurchtreten, so dass die Zündung zunächst im Bereich des einen Endes des Gehäuses eingeleitet und dann allmählich in Richtung auf das gegenüberliegende Ende des Gehäuses erfolgen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Brennstoffzuführungseinrichtung ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes und sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckendes Venturirohr auf, wobei die Brennstoffzufuhr am äusseren Ende in der Nähe des Gehäuses erfolgt und das innere Ende des Venturirohres, durch welches der Brennstoff abgegeben wird, ungefähr in der Mitte des
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Gehäuses angeordnet ist.
Es sind bereits Brenner bekanntgeworden, die mit einem Venturirohr ausgestattet sind, um gasförmigen Brennstoff in das Innere des Gehäuses einzuführen, so dass die Verbrennung an einem Verbrennungsschirm erfolgen wird. Es sind jedoch keine Ablenkflächen zur Steuerung der Brennstoffverteilung vorgesehen, so dass durch die bekannte Einrichtung das Ziel der Erfindung nicht erreicht werden kann. Die Zündung ist bei der bekannten Einrichtung nicht am Ende des Gehäuses angeordnet, so dass bei der bekannten Einrichtung eine wirkungsvolle Regelung der Zündung nicht erreicht werden kann.
Bei einem andern bekannten Brenner ist zur Zufuhr des Brennstoffes ebenfalls ein Venturirohr vorgesehen, wobei jedoch der Treibstoff im Ende eines Rohres austritt, das dem abgelegenen Ende der Vorrichtung benachbart angeordnet ist. Es ist zwar eine perforierte Ablenkplatte vorgesehen, jedoch ist diese keineswegs kurvenförmig ausgebildet noch ist bei dem bekannten Brenner eine Zündeinrichtung an einem Ende des Gerätes angeordnet. Eine progressiv fortschreitende Zündung entlang des gesamten Gerätes kann somit bei Verwendung der bekannten Einrichtung nicht erreicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen zeigt : Fig. l eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemässen Strahlers, entsprechend der in Fig. 2 mit 1-1 angedeuteten Schnittebene, Fig. 2 einen Schnitt nach der Ebene 2-2 der Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt nach der Ebene 3-3 der Fig. 2 und die Fig. 4, 5 und 6 schematische Beispiele für die vom erfindungsgemässen Strahler erzeugten Strahlungsdiagramme.
Der dargestellte Infrarotstrahler mit Gasbeheizung besteht aus einem länglichen Gehäuse--10-- mit einer verhältnismässig engen Bodenöffnung--12-, die mit einer die Verbrennung unterstützenden Schirmanordnung-14-- (Gitter) überbrückt ist. Das vorzugsweise aus Blech gefertigte Gehäuse-10-besitzt eine Deckwand --16--, Seitenwände --18-- und Bodenwände
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begrenzen, die sich vorzugsweise über die ganze Gehäuselänge erstreckt. Die eine Stirnseite des Gehäuses ist mit einer Wand-22-abgeschlossen, die andere mit einer Wand-24--, durch die ein Venturirohr hindurchgeht.
Dem Venturirohr wird das Gas über entsprechende, nicht gezeigte Anschlüsse zugeführt, welche sich nahe oder in dem glockenartig geformten Ende --27-- des Venturirohres befinden.
Die Schirmanordnung--14--über der Öffnung --12-- besteht aus zwei oder mehr nahe aneinander liegenden Gittern--28, 29-- und einem vom Gitter--29--etwas entfernten äusseren Gitter-30--. Die Gitter-28 und 29-sind etwa 40-maschig und in der aus Fig. l ersichtlichen oder andern Weise in Lage gehalten.
Gemäss Fig. l erstreckt sich das Venturirohr--26--in das Gehäuse hinein und verläuft leicht aufwärts geneigt. Der im Gehäuse liegende Auslass des Venturirohres --26-- liegt dem Ende eines gekrümmten Abschnittes --32-- einer Ablenkplatte --34-- gegenüber, deren horizontaler Abschnitt --36-- sich im wesentlichen unterhalb des ganzen Venturirohres nach vorne erstreckt.
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--36-- der Ablenkplattegekrümmten Abschnitt --32-- der Ablenkplatte --34-- vorgesehen sein. Grösse, Anzahl, Abstand und Verteilung dieser Öffnungen --38-- können je nach Ausmass des Brenners bemessen sein. Die aus den Zeichnungen entnehmbaren Dimensionen entsprechen Schirmabmessungen von etwa 1800 mm Länge und 50 bis 75 mm Breite.
Die Ablenkplatte ist vorzugsweise mit einer mittleren Teilwand --40-- ausgestattet, die das aus dem Venturirohr austretende Gas in zwei Ströme teilt und zugleich das Venturirohr unterstützt. Das vordere Ende der Ablenkplatte reicht knapp an die Endwand-24heran und lässt eine öffnunge --44-- frei, um schnell einen Gasstrom zu einem Zündbrenner --46-- leiten zu können, wenn der Strahler gezündet werden soll, so dass eine rasche Zündung erfolgt und nicht gewartet werden muss, bis sich das ganze Gehäuse-10-mit Gas gefüllt hat.
Zum Schutze des Brenners --46-- gegen Auslöschen durch Aussenluft und gegen Verbrennungsrückstände ist er von einem schachtelartigen, teilweise offenen Behälter --45-- umschlossen. Auch das Gitter-30endet etwas vor der Endwand-24--, so dass der Brenner --46-- unmittelbar unter der Öffnung - 44-montiert werden kann. Infolge der Anordnung der Ablenkplatte-34-strömt das aus dem Venturirohr austretende Gas in Richtung der aus Fig. l ersichtlichen Pfeile--A, B und C--.
Versuche mit einem Gerät, dessen Öffnung --12-- die Ausmasse 75 X 1800 mm hatte, ergaben, dass sofort nach dem Einlass des Gases die Zündung am Brenner--46--einsetzte und sich sofort zum Ende des Gehäuses fortpflanzte und dass nach Abstellen der Gaszufuhr der umgekehrte Vorgang eintrat. Es ist klar, dass die Flammenbildung ausserhalb des Gitters --30-- stattfindet und dass die Gitter
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- -28, 29-- ein Rückschlagen der Flammen verhindern. Das Gitter --30-- ist vorzugsweise 16-maschig und dient zum Abstrahlen der vom verbrannten Brennstoff gelieferten Energie.
Das Gitter - dient auch zum Vergleichmässigen der Luftströme und macht den Strahler für Aussenverwendung und für Verwendung in grossen Räumen, wie Hallen, Warenhäusern usw. geeignet.
Das verhältnismässig steife Gitter --30-- schützt auch die feinen Gitter-28, 29- vor mechanischen Beschädigungen.
Die Gitter-28, 29 und 30-- sind im Querschnitt gewölbt, um ihre wirksame Oberfläche zu vergrössern, und sie können für den gleichen Zweck auch gewellt sein, wie dies bereits in der USA-Patentschrift Nr. 3, 122, 197 beschrieben ist. Der Vorteil der Wölbung liegt auch darin, dass die strahlende Fläche des Schirmes über seine Ränder vorspringt, so dass sich die Strahlung auch seitlich besser ausbreitet ; ausserdem bewirkt sie auch noch vorteilhafterweise, dass der heisse Fleck unmittelbar unter dem Strahler minimal wird, der durch eine schmale Strahlungsform entstehen würde, wobei eine volle 50 mm Gitterbreite und Durchlassfläche vorgesehen sind.
Die nach oben gekrümmte Schirmfläche fördert auch das Entfernen von Verbrennungsrückständen von der Schirmoberfläche, so dass keine Gefahr des Vorhandenseins unverbrannter Gase oder gedämpfter und unreiner Flammen besteht. Beiderseits der Schirmlängskanten befinden sich vertikale Kamine-60-mit unteren und oberen Öffnungen-58 bzw. 62--. Der Durchtrittsquerschnitt dieser Kamine ist gross genug bemessen, um eine Ablagerung verbrannter Gase an der Schirmoberfläche --30-- zu verhindern. Der in den Kaminen erzeugte Gasstrom dient zum Abführen der Verbrennungsrückstände, fördert die Entwicklung der Flammen am Gitterschirm und verhindert ein Rückströmen der Rückstände in das Venturirohr.
Zusätzlich ist das Gehäuse-10-mit Kühlkammern-52-versehen, die entlang der ganzen Länge der Seitenwände --18-- laufen. Die Kühlkammern --52-- sind am Boden verschlossen und mit Entlüftungsöffnungen --54-- an ihrer Oberseite versehen. Sie verhindern einen Wärmeaustausch
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Verbrennungsrückstände vom Schirm sind weiters noch Seitenflügel-58-vorgesehen, die zusammen mit dem Schirm Flammenführungen zu den öffnungen --58-- an den unteren Kaminenden bilden.
Diese Seitenflügel --56-- sind auch glatt bearbeitet, z. B. poliert, um als Reflektor für die
Infrarotstrahlung zu dienen, und sie vom Schirm wegzulenken. Die Kaminöffnungen-58-schützen auch den Schirm und die Verbrennungskammer gegen Luftströmungen der Umgebung, so dass das Gerät für Aussenbetrieb geeignet ist. Jedenfalls aber müssen die Öffnungen -- 58-- so gross sein, dass eine ausreichende Luftbewegung entsteht, um den Schirm zu kühlen.
Der Strahler gemäss der Erfindung sendet Infrarotstrahlen aus, die wie Lichtstrahlen sich geradlinig fortpflanzen. Dies bedeutet, dass eine ebene, rechteckige Strahlungsfläche eine Strahlensäule rechteckigen Querschnittes aussendet, die der Strahlerfläche im Querschnitt, d. h. zumindest in deren Nahbereich entspricht. Dies gilt natürlich auch für alle ebenen geometrischen Formen der strahlenden Fläche. Mit zunehmender Entfernung von der strahlenden Fläche nimmt allerdings der Querschnitt der Strahlung zu. Dieser Querschnitt bestimmt demnach die beheizte Fläche, wenn die Strahlung gegen eine Wand gerichtet ist. Bei der Beheizung bewohnter Räume, deren Bauhöhe etwa zwischen 2, 50 und 3 m liegt, wird also eine Anbringung des Strahlers an der Decke in Frage kommen, wobei der Fussboden die beheizte Fläche bildet.
Indessen kann der Strahler aber auch die Decke oder vertikalen Wände des Raumes oder andere Flächen anstrahlen.
Wenn die zu bestrahlende Fläche von einem einzigen Strahler bedeckt werden kann, tritt eine ausreichende Beheizung ein. Ausgeführte Versuche zeigten jedoch, dass, wenn die bestrahlte Fläche unregelmässige Form besitzt, oder wenn zwei oder mehr Strahler notwendig sind, runde oder quadratische ebene Strahler keine brauchbare Beheizung mehr liefern, weil wenn sich die Strahlungen benachbarter Strahler überlappen, überheizte Bereiche entstehen, oder wenn sie voneinander distanziert sind, sich kalte Bereiche bilden. Wenn beispielsweise ein Strahler mit 600 X 1500 mm Querschnitt eine Fläche von 900 X 1500 mm bestrahlt, werden kalte Randbereiche auftreten. Wenn man zwei Strahler zu 600 X 1500 mm Querschnitt verwendet, so werden sich überlappte Bereiche ausbilden, die überheizt sind.
Ist die zu beheizende Fläche von 900 X 1500 mm überdacht, so wird eben kein Platz sein, um die beiden Strahler der Standardgrösse 600 X 1500 mm nebeneinander anzubringen. Mit andern Worten, um eine gleichmässige Beheizung verschiedener Flächen zu erhalten, müsste man "massgeschneiderte" Strahler oder viele verschiedene Formen zur Verfügung haben.
Diese Schwierigkeiten sind in der Fig. 4 veranschaulicht, wo die zu beheizende Fläche mit 600 X 1800 mm angenommen ist. Ein einzelner Strahler mit 600 X 1800 mm wird zu stark sein, die Wände werden sich verwerfen, und die Anordnung wird also für kleine Räume nicht geeignet sein.
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Nimmt man an, dass Strahler von 600 X 600 mm geeignet sind, und setzt man drei davon in einer Entfernung von 2400 mm ein, so werden sich die in Fig. 4 mit--64--bezeichneten überlappungen bilden, wo überhitzte Bereiche sein werden. Werden nur zwei solche Strahler benutzt, treten dazwischen kalte Bereiche auf. Ist die bestrahlte Fläche unregelmässig oder beträgt sie nicht ein ganzes Vielfaches des Strahlungsquerschnittes eines Strahlers, so vervielfältigen sich die Schwierigkeiten.
Diese hier beispielsweise erläuterten Schwierigkeiten, oder solche die nicht vorhersehbar sind, können auf die in Fig. 5 diagrammatisch dargestellte Weise überwunden werden, wobei auch hier eine bestrahlte Fläche von 600 X 1800 mm angenommen ist. Hier sind vier erfindungsgemässe Strahler von 75 X 1800 mm in einer Entfernung von 2400 mm angebracht, so dass sich ihre Strahlungssäulen auf der Fläche entlang der mit --66-- bezeichneten Linie mit vernachlässigbarer überlappung oder Entfernung treffen. Die Strahler können auch in einem Winkel zu den Linien --66-- angeordnet sein.
Die Brauchbarkeit des erfindungsgemässen Strahlers ist auch an Hand der Fig. 6 zu erkennen, die eine bestrahlte Fläche unregelmässiger Form zeigt, und die mit Strahlern schmaler Strahlungsquerschnitte von etwa 75 mm Breite und gleicher oder verschiedener Länge beheizt wird.
Die praktische Verwirklichung der Erfindung kann durch Standardausführungen von Strahlern mit 50 und 75 mm Breite und jeweils 600, 1200 und 1800 mm Länge ausgeführt werden. Aus diesem Lager vorgefertigte Typen können dann jene ausgesucht werden, die die zu beheizende Fläche am besten bedienen. Bei bekannter Entfernung der zu beheizenden Fläche von den Strahlern, ist es leicht, diese so anzuordnen, dass sich ihre Strahlungssäulen ohne wesentliche überlappung oder Entfernung an der Fläche treffen. Dies ist freilich nur der Fall, wenn die Strahlenbreite schmal genug ist, dass einer allein für den kleinsten in Betracht kommenden Flächenabschnitt ausreicht, so dass dann mehrere Strahler die ganze Fläche beaufschlagen können.
Zu obengenannten Vorteilen kommt hinzu, dass der Aufbau des erfindungsgemässen Strahlers seine Verwendung in der Aussenluft, und überhaupt dort wo Luftbewegungen stattfinden, ermöglicht.
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emittierenden Substanzen überzogen sein, so dass neben der Reflexion auch noch eine Strahlung auftritt.
Die nach der Seite gerichteten oberen öffnungen Kamine-60-verhindern, dass Regenwasser zum Schirm gelangt, und dass ein Gegenzug auftritt, der die Verbrennung hindern würde. Solche Gegenzüge, die vor allem beim Anheizen des Strahlers auftreten können, also wenn der Kaminzug noch gering ist, würden auch den Abzug der Verbrennungsrückstände vom Schirm verhindern.
Der Halsdurchmesser--75--des Venturirohres und sein Ausgangsdurchmesser--76--, sind für die Wirkung massgebend. Zu enger Halsquerschnitt begrenzt den Eintritt der Primärluft mit der Folge einer zu armen Verbrennung. Zu weiter Halsquerschnitt hingegen, kühlt den Brenner zu sehr. Zu
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--76-- steigertLänge--77--300 mm betragen sollen.
Die benötigte Gasmenge ist im heissen Zustand weit unter der im kalten Zustand erforderlichen und gestört durch Initialzündungen des Brenners. Im heissen Zustand, kann im Venturirohr ein
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Venturirohres, so dass es den Austritt des Gases im kalten Zustand verzögert und die Gasströmung am Austritt--76--beruhigt. Diese Wirkung macht sich übrigens sowohl im kalten als auch heissen Zustand vorteilhaft bemerkbar.
Die Ablenkplatte dient natürlich vor allem zur gleichmässigen Zuteilung des Gases zum Schirm und zur sofortigen Einleitung der Zündung.
Der Zündbrenner --46-- ist ausserhalb des eigentlichen Gasstromes angebracht, so dass er nicht verlöscht werden kann und überdies selbst genügend Luft bekommt.