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La présente invention se rapporte à des brûleurs à incan- descence dans lesquels un mélange de gaz ou de vapeurs combus- tibles et d'air atmosphérique est aspiré à travers un système de tuyères genre injecteur. Comme gaz combustibles on envisage par exemple du gaz d'éclairage, des gaz naturels, du propane, du butane, de l'hydrogène, du gaz à l'eau et.de l'oxyde carbo- ne, comme vapeurs combustibles les divers hydrocarbures, sur- tout les essences. Les brûleurs à incandescence fonctionnent donc à la manière des becs Bunsen connus l'air de combustion nécessaire est aspiré à la pression atmosphérique par un jet
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gazeux libre, s'écoulant hors d'une tuyère étroite et il est mélangé dans la tuyère mélangeuse d'injection avec le jet gazeux.
Le mélange, mû par l'énergie cinétique du jet gazeux, arrive alors à la sortie de la chambre de mélange du boitier, par l'intérieur dans le brûleur à incandescence proprement dit.
Dans les brûleurs à incandescence connus jusqu'ici, ces brûleurs eux-mêmes se composent par exemple d'une plaque à incandescence oéramique avec un grand nombre de canaux capil- laires étroits, à travers lesquels le mélange d'injection s'écoule vers l'extérieur. Si l'on enflamme le mélange sortant, alors, au bout d'un certain temps, une zone de la plaque est portée au rouge-clair à proximité de la surface extérieure de la plaque.
La présente invention s'impose pour tâche d'améliorer les brûleurs à incandescence à divers points de vue.
On doit éviter autant que possible un retour de la flamme,
Il faut obtenir une combustion aussi complète que possible en vue de rendre dans la mesure du possible négligeable par la même occasion la formation d'oxyde de carbone. On s'impose de réduire le plus possible le danger d'incendie au cours du fonc tionnement du brûleur.
La résistance lors du passage du mélange gaz-air doit être maintenue aussi petite que possible afin de faciliter l'aspiration directe de la quantité d'air maximum indispensa- ble à la oombustion complète du mélange et en vue d'éviter le développement d'un voile de flammes par dessus la surface du brûleur à incandescence.
En l'occurence on se propose d'atteindre ce résultat à l'aide d'une construction aussi simple que possible, laquelle ne subit pas de dérangements ou de modifications par suite des températures élevées, même en cas de durées de fonctionnement prolongées.
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La présente invention a résolu ce problème du fait que la combustion par incandescence se fait dans une couche de laine finement fibreuse en verre de quartz (en abrégé "laine de quartz"). Il en résulte une série de progrès importants au point de vue technique, au sujet desquels on donnera de plus amples explications ci-après.
Les progrès surprenants du fait de l'emploi de laine de quartz dans les brûleurs à incandescence se font surtout sentir dans le cas d'une laine en filaments particulièrement fins de verre de quartz, c'est-à-dire dans le cas de filaments ayant un diamètre de 1 à 20 mais dans des cas particuliers on peut cependant aussi faire appel à des diamètres plus élevés, allant par exemple jusqu'à 150 ou encore à des diamètres plus petits allant jusqu'à environ 0,5 'En ce qui concerne la structure des filaments, par exemple linéaire ou ondulée, on a de nouveau une certaine latitude. On utilise surtout des toisons dans lesquelles des filaments de longueur quelconque en verre de quartz reposent les uns sur les autres en un amon- cellement non ordonné.
Dans chaque cas on obtient par l'emploi de laine de quartz d'une telle finesse des brûleurs à incandescence jouissant de propriétés encore inconnues jusqu'ici.
La résistance offerte par la toison de laine'de quartz au passage du mélange gaz-air est petite au point de ne pou- voir être.mesurée pratiquement, alors que les brûleurs à incan- desoence connus actuellement, par exemple les brûleurs à incan- descence céramiques, opposent à la circulation du mélange gaz- air une résistance importante, ce qui a pour conséquence que l'aspiration directe de la quantité d'air maximum, indispensa- ble à la combustion totale du mélange, est notablement plus malaisée.
Etant donné que la laine de quartz fine forme une
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innombrable d'espaces vides minuscules dans la toison, dont la forme ne se modifie pas en cours de fonctionnement permanent, on assure une admission d'air favorable de même qu'une bonne combustion du mélange gaz-air, même pour des durées de fonction- nement très longues. Les filaments les plus fins en verre de quartz sont encore résistants jusqu'à des températures au-delà de 1000 C et conservent également leur élasticité au cours d'un fonctionnement permanent, et c'est pourquoi la toison de laine de quartz ne se fritte pas ou encore ne s'affaisse pas.
On peut également fabriquer des brûleurs à incandescence à grande surface, sans avoir à redouter des dérangements en cours de fonctionnement comme ceux qui se présentent par exem- ple dans tous les brûleurs céramiques connus. En ce qui concer.. ne la stabilité de forme de la toison en laine de quartz, la très faible dilatation thermique du verre de quartz joue aussi . un rôle important.
A la différence des brûleurs à incandescence actuellement connus, les nouveaux brûleurs à incandescence, même après un arrêt de fonctionnement prolongé, n'offrent pas des ennuis quelconques lors du réallumage du mélange gaz-air, parce que les filaments de verre de quartz n'absorbent pratiquement pas des gaz à froid et n'en recèdent à chaud ; en particulier ils ne sont pas hygroscopiques et ils ne peuvent donc pas non plus céder de l'eau à haute température après l'allumage.
Les nouveaux brûleurs à incandescence bénéficient en outre de l'avantage important que le danger d'un retour de flamme est beaucoup plus réduit que dans le cas des brûleurs à incan- descence connus actuellement. D'après les expériences faites jusqu'ici, ce progrès doit être rapporté à la très faible con- ductibilité thermique du verre de quartz.
Par l'emploi de la laine de quartz dans les brûleurs à incandescence, on arrive ainsi à obtenir de manière surprenan
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te, par le jeu combiné des progrès techniques qui viennent d'être cités, une action qui place des brûleurs de l'invention bien loin au-dessus de ceux connus à l'heure actuelle et qui ouvre aux brûleurs à incandescence un champ étendu d'applica- tions nouvelles.
Les brûleurs à incandescence avec un remplissage de laine de quartz ne représentent qu'une fraction du poids des brûleurs à incandescence en matériau céramique.
En vue d'obtenir des effets déterminés, par exemple en vue de produire une distribution spectrale déterminée du rayon- nement, on peut ajouter au verre de quartz les substances con- nues à cette fin, par exemple des oxydes ou des silicates, de préférence en petite quantité.
En vue de faciliter l'allumage du mélange gaz-air et d'assurer une combustion totale et uniforme, on peut appliquer des masses catalytiques aux endroits les plus divers'et sous les formes les plus diverses au-dessus ou à l'intérieur de la toison de verre de quartz, même en quantités réduites. En l'oc- curence la laine de quartz elle même peut porter les couches de catalyseur. On dispose par exemple avantageusement des couches de laine de quartz avec enduits de catalyseurs sur la çouche la plus externe, mais on peut cependant aussi les introduire à l'intérieur de la toison de verre de quartz. De manière con- nue en soi on peut utiliser comme catalyseurs par exemple des métaux de la famille du platine, comme le platine, le palladium ' ou le rhodium, et des catalyseurs avec une teneur en métaux non-nobles, du cobalt par exemple.
Il n'est pas nécessaire que les masses catalytiquement actives forment une couche continue; elles peuvent au contraire être réparties en,différents en- droits, sans continuité. Il est avantageux ici d'utiliser comme support pour les catalyseurs les filaments de verre de quartz eux-mêmes. On peut cependant auss introduire les catalyseurs
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le cas échéant sous une autre forme dans la toison de verre de quartz, par exemple les disséminer sous la forme de grains.
Dans une forme de réalisation préférée, le mélange gaz-air engendré dans le système à tuyères d'injection est conduit successivement à travers deux couches de toison en laine de quartz à fibres très fines, couches qui se touchent par une face. Ces deux toisons en laine de quartz surmontent la chambre de mélange, en remplacement des plaques céramiques en usage jusqu'ici.
En vue de produire l'amorçage de l'incandescence de la toison de laine de quartz extérieure, ces fibres sont'pourvues d'une faible quantité d'un catalyseur d'excitation. Lorsqu'on excite ce catalyseur, en vue de la mise en fonctionnement, d'une manière quelconque par chauffage, on détermine ainsi lors du passage du mélange une faible incandescence des fibres de laine de quartz. Directement après commence la combustion par incandescence du mélange qui passe à travers, avec augmentation rapide de la température de l'ensemble des fibres de verre de quartz de la toison extérieure, jusqu'au rouge clair, processus qui n'a plus aucun rapport direct avec l'excitation catalytique.
La combustion totale par incandescence du mélange dans la masse -de la toison extérieure a pour conséquence qu'il ne peut nullement se former un voile de flammes.
Ainsi, on a été surpris de constater par les observations , déjà effectuées que, pour une série de combustibles mis à l'épreuve jusqu'ici, les gaz ou vapeurs des combustibles amenés de l'extérieur à la toison externe ne peuvent pas être enflam- més, même au cas où la toison externe est au rouge très clair.
En outre il est possible pour la première fois, comme cela sera expliqué plus loin, de mettre en fonctionnement des brû leurs à incandescence, opérant suivant ce procédé, sans l'em- ploi de flammes auxiliaires,quelconques, et d'obtenir en même
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temps une garantie contre l'échappement à l'air libre de mélan- ges gaz-air non brûlés.
Dans les figures 1 à 7 on représente à titre d'exemple sous forme de dessins des appareillages au moyen desquels on met en oeuvre le procédé.
Les figures 1 à 4 montrent les parties essentielles d'un tel brûleur à incandescence. La figure 1 représente une vue en perspective dans laquelle l'agencement est partiellement en coupe dans le sens longitudinal pour faciliter la compréhen- sion ; les figures 2 et 3 reproduisent des coupes longitudinales et transversale d'éléments de cet agencement et la figure 4 en donne une vue en plan. Dans les figures 5 à 7 on reproduit schématiquement des dispositifs divers destinés à la mise en fonctionnement et qui servent en même temps de sécurité contre l'échappement d'un mélange gaz-air non brûlé.
Un injecteur de mélange gaz-ai c, pourvu de manière con- nue d'orifices d'admission d'air a et d'une tuyère à gaz b, fait saillie dans le boitier de mélange d estampé à partir d'un$ tôle à étirage profond pour une raison d'économie de poids.
Sur ce boitier est fixé de manière amovible un châssis de tôle composé de deux éléments e et f, lequel présente avantageuse- ment deux treillis de protection en fil métallique g et h, robustes et avantageusement plans, présentant une grande résis tance à la chaleur, lesquels pour éviter des gauchissements par suite de la température élevée sont placés de manière à pouvoir se décaler sans contrainte dans des flasques de guidage 1 quel. conques de l'élément de chassis e, pour que les treillis puis,. sent se dilater librement.
Dans l'espace intermédiaire formé par le châssis et les treillis en fil métallique sont logées les deux toisons de lai ne de quartz k, 1 remplissant complètement à elles deux l'es pace intermédiaire et se touchant avec leurs surfaces internes
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F (figure 2), de manière à ce que l'élasticité des fibres de laine de quartz ne puisse être défavorablement influencée par une pression des treillis de protection. Ces deux toisons pos- sèdent par rapport à leur grande surface une épaisseur très faible. La toison de laine de quartz tout d'abord parcourue par .le mélange empêche la propagation en arrière de la combustion par incandescence depuis la toison externe 1 dont les fibres sont couvertes d'un catalyseur quelconque d'excitation, par exemple du platine ou du cobalt.
Il peut être prévu un treillis en fil métallique mince et à maille étroite m sur le treillis de protection interne en fil métallique comme sûreté supplémen- taire contre une propagation en arrière de la combustion par' incandescence dans la chambre de mélange. Les rayons calorifi- ques de la toison de laine de quartz incandescente 1 arrivant encore à travers la toison interne de laine de quartz k à l'in térieur du boitier de mélange d sont arrêtés par un garnissage des parois internes du boitier de mélange avec des couches quelconques réflectrices et rétentrices du flux.calorifique, et à cet effet on utilise de préférence des feuillets de clinquant d'aluminium.
Le cas échéant on peut naturellement amener depuis une tuyère d'injection.avec chambre de mélange le mélange gaz-air à divers brûleurs porteurs de toisons de laine de quartz.
Par l'emploi d'un combustible liquide on peut transmettre de manière connue en soi la chaleur de fonctionnement du brû- leur à incandescence au liquide aspiré d'une ouate et d'une mèche à partir d'un réservoir, liquide qui se vaporise en pro- portion et qui est amené avec la surpression nécessaire sous forme de vapeur à la tuyère de combustible du brûleur Bunsen.
Le mélange air-vapeur qui 9'est engendré arrive de même par l'intermédiaire de la chambre de mélange dans le brûleur à incandescence. Pour la mise-en fonctionnement on peut de manière
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connue en soi comprimer avec une pompe à air un mélange à tra- vers l'injecteur et la toison de quartz et l'allumer au dessus de cette dernière.
La mise en marche, tout comme dans les brûleurs à incan- descence connus à plaques céramiques, peut se faire par allu- mage du mélange gaz-air sortant.
Il est toutefois beaucoup plus avantageux d'exécuter la mise en fonctionnement sans flamme, mode grâce auquel il est possible de s'assurer contre une sortie d'un mélange gaz-air non brûlé.
Dans les figures 5 à 7 on représente schématiquement et à titre d'exemple trois agencements différents de ce genre.
Une particularité commune au trois modes de réalisation est que'l'on transporte l'emplacement de départ de l'allumage sans flamme entre les deux surfaces en contact F des deux toi- sons de laine de quartz k et 1. Dans l'agencement selon la fi- gure 5, on raccorde à une batterie de courant continu, à cou rant faible, désignée par o, ou à un accumulateur de courant continu à très faible tension, une résistance à filament de chauffage p installée entre les surfaces de contact F des deux toisons de laine de quartz k et 1, ou encore plusieurs de ces filaments de chauffage, avec intercalage d'un organe de con- nexion quelconque r.
Des essais poussés avec de la laine de quartz ont montré que, déjà avec une énergie de chauffage correspondant à deux watts, les fibres de laine de quartz qui portent du catalyseur d'excitation et qui sont contiguës au filament de chauffage échauffé commencent à réagir par'catalyse et déterminent la combustion par incandescence du mélange, combustion qui prend toute son ampleur en quelques secondes. Cette propriété de la laine de quartz doit être essentiellement rapporté au fait que les fibres repoussent l'humidité et que l'énergie du filament
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de chauffage n'est pas utilisée pour la vaporisation de l'eau.
La.sécurité réside dans le fait que l'on branche simple- ment le courant de batterie avant ou au début du fonctionnement et qu'on le laisse branché en permanence pendant la durée de fonctionnement comme courant de garde. Si l'admission de gaz à l'installation du brûleur à incandescence vient à faire dé- faut, alors les brûleurs à incandescence s'éteignent. Le cou- rant de chauffage demeure néanmoins branché. Lorsque le gaz re- vient, la combustion par incandescence reprend aussi avec le mélange qui va aux toisons de laine de quartz et il ne peut pas s'écouler à l'air libre du mélange gaz-air non brûlé. Les filaments de chauffage doivent évidemment présenter une grande résistance à la chaleur; du fil chrome-nickel par exemple con- -vient bien à cet effet.
De même, la laine de quartz résiste pendant une durée pratiquement illimitée à des températures per- manentes de 800 à 900 C. La capacité de la batterie à courant continu doit être suffisamment,grande pour autoriser par exem- ple des durées de fonctionnement-'de plusieurs semaines. Avec de petites lampes de contrôle il est possible d'effectuer une vérification.
Mais on peut encore réduire davantage la petite consomma- tion d'énergie nécessaire au chauffage permanent du filament de résistance, du fait que l'on place dans son voisinage entre les surfaces F des catalyseurs d'allumage à grande activité, par exemple du platine sous une forme finement divisée, notam- ' ment sous la forme d'innombrables petits grains S (figure 6), qui sont maintenus à leur place par les surfaces de toison F qui se touchent. Ils réagissent de manière connue en soi aux températures normales ambiantes avec le mélange.inflammable qui passe; avec un fort échauffement.
Cependant, pour un amorçage sûr de la réaction catalytique et de la combustion par incan- descence consécutive du mélange dans la toison de laine de
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quartz externe, un chauffage modéré des petits grains s est nécessaire à l'aide du filament de chauffage qui doit être fai- blement chargé Ceoi est d'autant plus nécessaire lorsque les températures du local et du mélange sont situées en-dessous de
0 c cas où les réactions s'effectuent de manière beaucoup plut paresseuse.
Finalement il reste encore la possibilité, impliquant une surpression totale des dispositifs électriques auxiliaires, de répartir uniformément, à certaines distances entre les surface,
F avoisinantes des deux toisons de laine de quartz, des prépa- rations catalytiques t à très grande activité (figure 7) qui réagissent immédiatement par échauffement avec le mélange gaz- air qui passe, même à des températures basses, et qui déclan- chant l'impulsion pour l'incandescence de la toison de laine de quartz externe dans un temps si court qu'il ne peut pas s'échapper dans le local du mélange gaz-air non brûlé, même pendant ce processus de mise en marche de brève durée.
Comme préparations catalytiques à grande activité de cette classe on fera intervenir de manière connue en soi par exemple des métaux de la famille du platine sous une forme particulièrement finement divisée, surtout du platine mais cependant aussi du palladium'et du rhodium qui sont portés sur des supports à grande surface tels que le kieselguhr, le silica gel, l'amiante, l'alumine, d'autres oxydes finement divisés, en particulier aussi sur la laine de quartz elle-même. On fait bénéficier ainsi le brûleur à incandescence, du type à laine de quartz, d'une sécurité simple, satisfaisante et peu onéreuse.
Comme mentionné plus haut, les catalyseurs peuvent aussi se présenter sous une autre forme et sous une autre distribution dans la toison de laine de quartz que celles qui sont décrites explici tement dans les exemples cités où deux toisons sont superposée Lorsqu'on désire se passer totalement des avantages @ @
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résultent de l'emploi de catalyseurs, on peut également utili- ser exclusivement une couche de laine de quartz et obtenir encore dans une large mesure les progrès techniques qui ont été décrits en détail au début de l'exposé.
A cet égard on attire l'attention sur le fait que l'essen- ce de l'invention ne consiste pas dans l'emploi de la laine de quartz comme support pour les catalyseurs, mais dans l'em- ploi proprement dit de la laine de quartz dans les brûleurs à incandescence, donc pour le remplissage de l'espace du brûleur à travers lequel le mélange gaz-air terminé s'écoule d'un coté à l'autre et produit une température de combustion allant par exemple jusqu'à 1000 c La laine de quartz prend donc la place des canaux que l'on produisaient jusqu'ici par exemple en des matériaux céramiques fondant à heute température.
L'agencement dans l'emploi d'une seule toison de laine de quartz peut par exemple:correspondre à la disposition, dé- crite explicitement plus haut en exemple, pour deux toisons de laine de quartz superposées parmi lesquelles une supporte une couche mince d'un catalyseur. A la place des toisons k et 1 on a alors une toison unique en laine de quartz, sans enduit.
.. REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la combustion par incandescence de mélan- ges gaz-air ou vapeur-air à de hautes températures, engendrés de préférence dans des tuyères d'injection, caractérisé en ce qu'on fait passer le mélange gaz-air ou vapeur-air à travers une couche dé laine de quartz'à fibres fines, en particulier avec une épaisseur de filament de 0,5 à 150 de préférence
1 à 20 et en ce qu'on le brûle dans cette couche avec production de la température élevée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to incandescent burners in which a mixture of combustible gases or vapors and atmospheric air is sucked through an injector type nozzle system. As combustible gases, for example, lighting gas, natural gases, propane, butane, hydrogen, water gas and carbon monoxide are envisaged, as combustible vapors the various hydrocarbons. , especially essences. Incandescent burners therefore operate in the manner of known Bunsen burners the necessary combustion air is sucked in at atmospheric pressure by a jet
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free gas, flowing out of a narrow nozzle and it is mixed in the injection mixing nozzle with the gas jet.
The mixture, driven by the kinetic energy of the gas jet, then arrives at the outlet of the mixing chamber of the box, from the inside into the incandescent burner proper.
In the incandescent burners known hitherto, these burners themselves consist, for example, of an ceramic incandescent plate with a large number of narrow capillary channels, through which the injection mixture flows towards the 'outside. If the outgoing mixture is ignited, then, after a time, an area of the plaque is made light red near the outer surface of the plaque.
The present invention sets itself the task of improving incandescent burners from various points of view.
We must avoid as much as possible a flashback,
It is necessary to obtain a combustion as complete as possible in order to make as far as possible negligible at the same time the formation of carbon monoxide. It is essential to minimize the danger of fire during burner operation.
The resistance during the passage of the gas-air mixture must be kept as small as possible in order to facilitate the direct aspiration of the maximum quantity of air essential for the complete combustion of the mixture and in order to avoid the development of. a veil of flame over the surface of the incandescent burner.
In this case it is intended to achieve this result with the aid of a construction which is as simple as possible, which does not suffer disturbances or modifications as a result of high temperatures, even in the event of prolonged operating times.
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The present invention has solved this problem because the incandescent combustion takes place in a layer of finely fibrous quartz glass wool (abbreviated "quartz wool"). This has resulted in a series of important advances from a technical point of view, which will be explained in more detail below.
The surprising progress due to the use of quartz wool in incandescent burners is especially felt in the case of wool in particularly fine filaments of quartz glass, that is to say in the case of filaments having a diameter of 1 to 20 but in particular cases it is however also possible to use larger diameters, ranging for example up to 150 or even smaller diameters ranging up to approximately 0.5 '. concerns the structure of the filaments, for example linear or wavy, there is again a certain latitude. Especially fleeces are used in which filaments of any length of quartz glass lie on top of one another in an unordered pile.
In each case, by the use of quartz wool of such fineness, incandescent burners are obtained, enjoying properties as yet unknown until now.
The resistance offered by the fleece of quartz wool to the passage of the gas-air mixture is so small that it cannot be practically measured, whereas the incandescent burners known today, for example the incandescent burners. ceramic descents, oppose the circulation of the gas-air mixture with a significant resistance, which has the consequence that the direct aspiration of the maximum quantity of air, essential for the total combustion of the mixture, is notably more difficult.
Since fine quartz wool forms a
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countless tiny empty spaces in the fleece, the shape of which does not change during continuous operation, a favorable air intake is ensured as well as a good combustion of the gas-air mixture, even for long operating times - very long. The finest quartz glass filaments are still resistant up to temperatures above 1000 C and also retain their elasticity during permanent operation, and this is why the quartz wool fleece does not sinter not or still does not sag.
It is also possible to manufacture incandescent burners with a large surface area, without having to fear disturbances during operation such as those which occur, for example, in all known ceramic burners. With regard to the shape stability of the quartz wool fleece, the very low thermal expansion of the quartz glass also plays a role. an important role.
Unlike the currently known incandescent burners, the new incandescent burners, even after a prolonged shutdown, do not offer any trouble when re-igniting the gas-air mixture, because the quartz glass filaments do not practically do not absorb cold gas and do not recover when hot; in particular they are not hygroscopic and therefore they cannot give up water at high temperature after ignition.
The new incandescent burners also benefit from the important advantage that the danger of a flashback is much reduced than in the case of the incandescent burners currently known. From the experiences so far, this progress must be related to the very low thermal conductivity of quartz glass.
By the use of quartz wool in incandescent burners, it is thus surprisingly possible to obtain
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te, by the combined play of the technical progress which has just been cited, an action which places the burners of the invention far above those known at the present time and which opens up to incandescent burners a wide field of new applications.
Incandescent burners with a filling of quartz wool are only a fraction of the weight of incandescent burners made of ceramic material.
In order to obtain certain effects, for example in order to produce a certain spectral distribution of the radiation, one can add to quartz glass the substances known for this purpose, for example oxides or silicates, preferably. in small quantities.
In order to facilitate the ignition of the gas-air mixture and to ensure a total and uniform combustion, catalytic masses can be applied in the most diverse places and in the most diverse forms above or inside. the quartz glass fleece, even in small quantities. In this case the quartz wool itself can carry the catalyst layers. For example, layers of quartz wool with catalyst coatings are advantageously available on the outermost layer, but they can however also be introduced inside the quartz glass fleece. In a manner known per se, it is possible to use as catalysts, for example metals of the platinum family, such as platinum, palladium or rhodium, and catalysts with a non-noble metal content, for example cobalt.
It is not necessary for the catalytically active masses to form a continuous layer; on the contrary, they can be distributed in different places, without continuity. It is advantageous here to use the quartz glass filaments themselves as support for the catalysts. However, the catalysts can also be introduced
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optionally in another form in the quartz glass fleece, for example to disseminate them in the form of grains.
In a preferred embodiment, the gas-air mixture generated in the injection nozzle system is carried successively through two layers of very fine-fiber quartz wool fleece, layers which touch each other on one side. These two fleeces in quartz wool surmount the mixing chamber, replacing the ceramic plates in use until now.
In order to produce the initiation of the incandescence of the outer quartz wool fleece, these fibers are provided with a small amount of an excitation catalyst. When this catalyst is excited, with a view to putting it into operation, in any way by heating, a weak incandescence of the quartz wool fibers is thus determined during the passage of the mixture. Immediately afterwards, the combustion of the mixture which passes through begins by incandescent, with a rapid increase in the temperature of all the quartz glass fibers of the outer fleece, to light red, a process which has no direct relation with catalytic excitation.
The total combustion by incandescence of the mixture in the mass of the outer fleece has the consequence that in no way can a veil of flame form.
Thus, we were surprised to note by the observations, already carried out, that, for a series of fuels tested so far, the gases or vapors of the fuels brought from the outside to the outer fleece cannot be ignited. - mes, even if the outer fleece is very light red.
In addition it is possible for the first time, as will be explained later, to put into operation incandescent burners, operating according to this process, without the use of any auxiliary flames, and to obtain at the same
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time a guarantee against the escape into the open air of unburned gas-air mixtures.
In Figures 1 to 7 are shown by way of example in the form of drawings of the apparatus by means of which the method is implemented.
Figures 1 to 4 show the essential parts of such an incandescent burner. Figure 1 is a perspective view in which the arrangement is partially sectioned in the longitudinal direction for ease of understanding; Figures 2 and 3 show longitudinal and cross sections of elements of this arrangement and Figure 4 shows a plan view. In Figures 5 to 7 are shown schematically various devices intended for operation and which at the same time serve as safety against the escape of an unburned gas-air mixture.
A gas-mixture injector-ai c, provided in a known manner with air intake ports a and a gas nozzle b, protrudes into the mixture box d stamped from a sheet metal. deep stretch for weight saving reasons.
On this box is removably fixed a sheet metal frame composed of two elements e and f, which advantageously has two protective meshes made of metal wire g and h, robust and advantageously flat, exhibiting great resistance to heat, which to avoid warping due to the high temperature are placed so as to be able to shift without constraint in the guide flanges 1 which. shells of the frame element e, so that the trellises then ,. feels to expand freely.
In the intermediate space formed by the frame and the wire mesh are housed the two fleeces of quartz wool k, 1 both completely filling the intermediate space and touching each other with their internal surfaces
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F (figure 2), so that the elasticity of the quartz wool fibers cannot be adversely affected by pressure from the protective mesh. These two fleeces have a very small thickness compared to their large surface. The quartz wool fleece first traversed by the mixture prevents the backward propagation of the incandescent combustion from the outer fleece 1, the fibers of which are covered with any excitation catalyst, for example platinum or carbon. cobalt.
A thin, narrow mesh wire mesh may be provided over the internal protective wire mesh as additional safety against backward propagation of incandescent combustion into the mixing chamber. The heat rays of the glowing quartz wool fleece 1 still arriving through the internal quartz wool fleece k inside the mixing box d are stopped by lining the internal walls of the mixing box with any reflective and retaining layers of the heat flux, and for this purpose preferably aluminum foil sheets are used.
If necessary, the gas-air mixture can naturally be brought from an injection nozzle with a mixing chamber to various burners bearing quartz wool fleeces.
By the use of a liquid fuel it is possible to transmit in a manner known per se the operating heat of the incandescent burner to the liquid sucked from a cotton wool and a wick from a reservoir, liquid which vaporizes. in proportion and which is supplied with the necessary overpressure in the form of steam to the fuel nozzle of the Bunsen burner.
The air-vapor mixture which is generated likewise arrives via the mixing chamber in the incandescent burner. For the start-up it is possible to
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known per se to compress with an air pump a mixture through the injector and the quartz fleece and ignite it above the latter.
The start-up, as in the known incandescent burners with ceramic plates, can be done by igniting the outgoing gas-air mixture.
However, it is much more advantageous to carry out the operation without flame, a mode by which it is possible to ensure against an escape of an unburned gas-air mixture.
In Figures 5 to 7 are shown schematically and by way of example three different arrangements of this kind.
A feature common to all three embodiments is that the starting location of the flameless ignition is transported between the two contacting surfaces F of the two quartz wool fleeces k and 1. In the arrangement. according to FIG. 5, a heating filament resistor p installed between the contact surfaces is connected to a direct current battery, low current, designated by o, or to a very low voltage direct current accumulator F of two fleeces of quartz wool k and 1, or even more of these heating filaments, with the interposition of any connecting member r.
Extensive tests with quartz wool have shown that, already with a heating energy corresponding to two watts, the quartz wool fibers which carry excitation catalyst and which are contiguous with the heated heating filament begin to react by 'catalyzes and determines the incandescent combustion of the mixture, combustion which takes on its full extent in a few seconds. This property of quartz wool must be mainly related to the fact that the fibers repel moisture and that the energy of the filament
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heater is not used for vaporizing water.
Safety lies in the fact that one simply connects the battery current before or at the start of operation and that it is left permanently connected during the period of operation as a guard current. If the gas supply to the incandescent burner installation fails, then the incandescent burners will go out. However, the heating current remains switched on. When the gas returns, the incandescent combustion also resumes with the mixture which goes to the fleeces of quartz wool and it cannot flow into the open air of the unburned gas-air mixture. The heating filaments must obviously have a high resistance to heat; chromium-nickel wire, for example, is suitable for this purpose.
Likewise, quartz wool withstands for a practically unlimited period of time constant temperatures of 800 to 900 C. The capacity of the direct current battery must be sufficient, large, to allow for example long periods of operation. of several weeks. With small control lamps it is possible to carry out a check.
However, the small energy consumption required for the permanent heating of the resistance filament can be further reduced by placing in its vicinity between the surfaces F high activity ignition catalysts, for example platinum. in a finely divided form, especially in the form of innumerable small grains S (Figure 6), which are held in their place by the fleece surfaces F touching each other. They react in a manner known per se at normal ambient temperatures with the flammable mixture which passes; with a strong heating.
However, for safe initiation of the catalytic reaction and combustion by the subsequent glowing of the mixture into the wool fleece of
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quartz, moderate heating of the small grains is necessary using the heating filament which must be lightly loaded. This is all the more necessary when the temperatures of the room and the mixture are below
0 c cases where the reactions are carried out in a much rather lazy way.
Finally there is still the possibility, involving a total overpressure of the auxiliary electrical devices, of distributing uniformly, at certain distances between the surfaces,
F neighboring the two fleeces of quartz wool, catalytic preparations t with very high activity (figure 7) which react immediately by heating with the gas-air mixture which passes, even at low temperatures, and which triggers l 'impulse for the incandescence of the outer quartz wool fleece in such a short time that it cannot escape into the room of the unburned gas-air mixture, even during this brief switching on process .
As catalytic preparations with high activity of this class, in a manner known per se, for example metals of the platinum family will be used in a particularly finely divided form, especially platinum but however also palladium and rhodium which are carried on metals. large surface substrates such as kieselguhr, silica gel, asbestos, alumina, other finely divided oxides, especially also on quartz wool itself. The incandescent burner, of the quartz wool type, is thus provided with simple, satisfactory and inexpensive safety.
As mentioned above, the catalysts can also be in another form and in a different distribution in the quartz wool fleece than those which are explicitly described in the examples cited where two fleeces are superimposed When it is desired to do without advantages @ @
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As a result of the use of catalysts, it is also possible to use exclusively a layer of quartz wool and still obtain to a large extent the technical advances which were described in detail at the beginning of the description.
In this connection, attention is drawn to the fact that the essence of the invention does not consist in the use of quartz wool as a support for the catalysts, but in the actual use of the catalyst. quartz wool in incandescent burners, therefore for filling the burner space through which the finished gas-air mixture flows from one side to the other and produces a combustion temperature of for example up to at 1000 c The quartz wool thus takes the place of the channels which one produced until now for example in ceramic materials melting at high temperature.
The arrangement in the use of a single fleece of quartz wool can for example: correspond to the arrangement, explicitly described above as an example, for two superimposed fleeces of quartz wool, one of which supports a thin layer of 'a catalyst. Instead of the fleeces k and 1, we then have a single fleece made of quartz wool, without coating.
.. CLAIMS.
1.- Process for the incandescent combustion of gas-air or vapor-air mixtures at high temperatures, preferably generated in injection nozzles, characterized in that the gas-air or vapor mixture is passed through -air through a layer of fine-fiber quartz wool, especially with a filament thickness of 0.5 to 150 preferably
1 to 20 and in that it is burnt in this layer with production of the high temperature.
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