Strahlungsbrenner Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strah lungsbrenner gemäss Hauptpatent Nr.323162, ins besondere einen grossflächigen Strahlungsbrenner (Strahlbrenner). Der Brenner weist mindestens zwei übereinanderliegende, einen äussern Teil des Brenners und die Strahlungsfläche bildende, gasdurchlässige Elemente auf. Solche Strahlbrenner werden am äu ssern Elemente dadurch zum Glühen gebracht, dass ein Gas-Luft-Gemisch durch diese Elemente durch geleitet und nicht hinter dem äussern Element ver brannt wird.
Mit solchen Strahlbrennern mit leich ten gasdurchlässigen Elementen, z. B. Drahtgeflech ten, lassen sich verhältnismässig sehr grosse spezifische Brennerleistungen erzielen.
Eine der wesentlichsten Anforderungen, die an einen brauchbaren Strahlbrenner gestellt werden muss, ist die, dass das Gas-Luft-Gemisch an den ge nannten Elementen mit gleichmässiger Geschwindig keit ausströmt, um einerseits eine gleichmässige Er hitzung dieser Elemente und anderseits auf der gan zen Brennerfläche (Strahlungsfläche) genügende Rückzündsicherheit zu gewährleisten. Es hat sich gezeigt, dass diese Anforderungen nur mit grösster Sorgfalt zu erfüllen sind, und es ist leicht einzusehen, dass die Erfüllung dieser Anforderung mit zunehmen der Brennerfläche schwieriger wird.
Wenn die gasdurchlässigen Elemente einen relativ sehr geringen Durchflusswiderstand aufweisen, muss die schwierige Bedingung erfüllt werden, einen gleich mässigen Fliessdruck an allen Stellen innerhalb der gasdurchlässigen Elemente zu erreichen. Ein geringer Durchflusswiderstand der gasdurchlässigen Elemente bringt den grossen Vorteil mit sich, dass verhältnis mässig viel Primärluft angesaugt werden kann,
was eine vollständigere Verbrennung in unmittelbarer Nähe dieser Elemente und daher einen besseren Wir kungsgrad mit sich bringt. Dieser Vorteil darf ander- seits nicht durch stark stauende Ausgleichs- und Ver- teilsysteme in einer Mischkammer, z. B. Mischrohr, bzw. im Brennerkörper zunichte gemacht werden.
Es wurde nun gefunden, dass all die vorstehend angegebenen Bedingungen bei Brennern mit Misch kammer, z. B. Mischrohr, in genügendem Masse ein gehalten werden können, wenn erfindungsgemäss zwi schen der Mischkammer und dem erwähnten gas durchlässigen äussern Teil des Brenners mindestens eine gasdurchlässige Trennwand vorgesehen ist, wel che mindestens eine Ausgleichskammer im Brenner körper von der Mischkammer abgrenzt. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Trennwand von grösster Be deutung für ein befriedigendes Arbeiten des Brenners ist, und dass sie je nach der verwendeten Gasqualität und nach dem vorhandenen Gasdruck vorzugsweise verschieden gestaltet sein soll.
Es können daher am Brenner Mittel vorgesehen sein, um die Gasdurch- lasseigenschaften dieser perforierten Trennwand zu verändern, so dass ein vorhandener Brenner für den Betrieb mit verschiedenartigen Gasqualitäten und Gasdrücken eingestellt werden kann.
Die perforierte Trennwand kann ausserdem die ganz wesentliche Aufgabe erfüllen, die Wärmestrah lung vom glühenden Strahlungsteil nach dem Misch rohr oder der Mischkammer möglichst weitgehend zu verhindern, zu welchem Zwecke sie aus einem gut reflektierenden Material, z. B. Aluminiumblech, bestehen kann. Diese Massnahme ist insbesondere bei grossen Brennern wichtig, weil infolge der Er wärmung des Gas-Luft-Gemisches in der Misch kammer und der dadurch bedingten Gasausdehnung und Gasbeschleunigung in derselben die Injektorwir- kung bei einer gegebenen Gasstrahlenergie ganz er heblich verschlechtert werden kann, wobei es z. B.
durchaus möglich ist, dass durch diese Erwärmung in der Mischkammer eine Strömung in Richtung der Gasdüse anstatt in Richtung des Brenneraustrittes auftreten kann. Durch die Reflektorwirkung der Trennwand wird nun diese Erwärmung weitgehend auf die Ausgleichskammer beschränkt, welche ein verhältnismässig kleines Volumen aufweisen kann, so dass die oben erwähnte Verminderung der Misch kammerwirkung nicht eintreten kann.
Die Trennwand soll also mit Vorteil einerseits veränderliche Durchlasseigenschaften für das Gas- Luft-Gemisch und anderseits möglichst keinen Durch lass für die Wärmestrahlung vom Strahlungsteil zur Mischkammer aufweisen.
Zu diesem Zwecke können vorzugsweise in veränderbarem Abstand überein ander angeordnete Bleche mit versetzten Durchtritts- öffnungen vorgesehen sein, deren Durchlassfähigkeit für das Gas-Luft-Gemisch durch Verändern des Ab standes von Null bis zu einem Maximum geregelt werden könnte und welche infolge der versetzten Löcher keinen direkten Durchgang für die Wärme strahlung gestatteten. Vorzugsweise kann eine flache Mischkammer vorgesehen sein, in welche das Gas mindestens annähernd in gleichmässiger Verteilung über die ganze Ausdehnung des Mischkammerein- ganges zugeführt wird.
Die Gaszufuhr kann dabei vorzugsweise mittels einer Reihe von nebeinander- liegenden Einzeldüsen oder gegebenenfalls durch einen Gasaustrittsschlitz mindestens annähernd glei cher Länge wie die Breitenausdehnung des Misch kammereinganges erfolgen.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Strahlbrenners.
Fig. 1 und 2 zeigen einen Strahlbrenner für Buta- gas im Schnitt nach Linie 1-I in Fig. 2 bzw. im Schnitt nach Linie II-I1 in Fig. 1, und Fig.3 und 4 zeigen einen gleichartigen Strahl brenner für Stadtgas im Schnitt nach Linie III-111 in Fig.4 bzw. im Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3.
Entsprechende Konstruktionsteile sind in beiden Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszei chen versehen.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Strahlbrenner weist einen quaderförmigen Brennerkörper 1 auf, welcher nach unten offen ist und in der Öffnungs ebene mit einem nach aussen ragenden Flansch 2 versehen ist. Zwischen dem Flansch 2 und einem damit verschraubten, rechteckigen Rahmen 3 sind mindestens zwei aufeinanderliegende Drahtgeflechte 4 aus hochhitzebeständigem Material gehalten. Die Maschenweite und Drahtdicke dieser Drahtgeflechte 4 richtet sich nach der Art des benützten Gases.
Der Brennerkörper 1 mit dem Flansch 2 und der Rahmen 3 sind unter Zwischenlage eines Rahmens 5 aus wärmeisolierendem, hitzebeständigem Material mit einer nicht näher beschriebenen Tragkonstruktion 6 verschraubt, welch letztere in Fig. 2 nicht dargestellt ist.
In den Brennerkörper 1 ist mittels Winkelstücken 7 eine gelochte Trennwand 8 aus Blech eingesetzt, welche den Brennerkörper 1 in eine untere Aus- gleichskammer 9 und einen obern flachen Misch kammerteil 10 unterteilt. Die im dargestellten Aus führungsbeispiel kreisförmigen Öffnungen 11 der Trennwand 8 sind über ein bestimmtes Gebiet in der Mitte der Trennwand 8 gleichmässig verteilt, wäh rend die Randpartien an der Breitseite der Trenn wand 8 keine Öffnungen aufweisen. über der Wand 8 besitzt der Brennerkörper 1 bzw. Mischkammer teil 10 eine seitliche, rechteckige Öffnung, an welche der Mischkammerteil 12 anschliesst.
Dieser Teil ist flach, weist einen langgestreckten, rechteckigen Quer schnitt auf und ist beim Ansaugeingang leicht trich- terartig erweitert. Im Ansaugeingang des Mischkam- merteils 12 und damit der Mischkammer 10, 12 ist ein Gasrohr 13 angebracht, welches mit einer Reihe von nebeneinanderliegenden, über die Längsausdeh nung des Mischkammereinganges gleichmässig verteil ten Gausaustrittsdüsen 14 und mit einer Gaszufuhr öffnung 15 versehen ist. Natürlich könnten auch mehr oder weniger Einzeldüsen 14 als im Ausfüh rungsbeispiel angegeben, z.
B. nur zwei Düsen, vor gesehen sein.
Im Betriebe wird dem Brenner durch die Gas zufuhröffnung 15 Gas zugeleitet, welches durch die Gasdüsen 14 austritt und im Mischkammerteil 12, welcher einen grossen Querschnitt aufweist und ver hältnismässig lang ist, reichlich Primärluft ansaugt. Der Kammerteil 12 ermöglicht dank seiner Länge bereits eine gute Durcbmischung des Gases mit der angesaugten Primärluft, wobei sich auch eine bereits weitgehende Angleichung der Strömungsgeschwindig keit und des Strömungsdruckes über den ganzen Querschnitt des Teils 12 und den Querschnitt des Mischkammerteils 10 des Brennerkörpers 1 ergibt.
Aus dem Mischkammerteil 10 tritt das Gas-Luft- Gemisch in die Ausgleichskammer 9 des Brenner körpers 1 ein, in welcher eine weitere Angleichung der Strömungsverhältnisse über die ganze Brenner öffnung stattfindet, so dass das Gas-Luft-Gemisch an allen Stellen praktisch gleichmässig durch die Drahtgeflechte 4 austritt und durch seine nicht hinter dem äussern Drahtgeflecht erfolgende Verbrennung eine gleichmässige Erhitzung des letzteren bewirkt, so dass dieses Geflecht eine gleichmässig wirkende Strahlungsfläche bildet.
Butagas hat einen sehr hohen Heizwert und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung in einem Butagas-Luft-Gemisch ist relativ gering. Man hat also bei einem für Butagas bestimmten Brenner der dargestellten Art dafür zu sorgen, dass die Aus trittsgeschwindigkeit des brennbaren Gemisches ver hältnismässig gering ist. Dies wird dadurch erreicht, dass Drahtgeflechte 4 mit relativ grosser Maschen weite verwendet werden, so dass das brennbare Ge misch vergleichsweise langsam durch die grossen Maschenöffnungen der weitmaschigen Drahtgeflechte 4 ausströmt.
Bei der Verwendung von Stadtgas sind die Ver hältnisse umgekehrt, d. h. der Heizwert des Gases ist verhältnismässig gering, während die Fortpflanzungs- geschwindigkeit der Verbrennung im Gas-Luft-Ge misch höher liegt als bei Butagas.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Strahlbren- ner für Stadtgas unterscheidet sich daher von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Butagasbrenner im wesentlichen dadurch, dass Drahtgeflechte mit gerin gerer Maschenweite verwendet werden, so dass eine höhere Ausströmgeschwindigkeit auftritt. Ausserdem ist die ganze Fläche der Trennwand gleichmässig mit Öffnungen 11 versehen.
Im übrigen unterscheidet sich der Stadtgasbren ner gemäss Fig. 3 und 4 vom Butagasbrenner gemäss Fig. 1 und 2 dadurch, dass die in der rechteckigen Gasleitung 13 vorgesehenen Gasdüsen 14 in einem gewissen Abstand vor dem Eingang der Mischkam mer 10, 12 angeordnet sind.
Natürlich könnten die dargestellten Brenner auch in anderer Betriebslage betrieben werden, wobei z. B. das brennbare Gemisch nach oben austreten kann.
Wie bereits erwähnt, ist das Vorhandensein und die Gestaltung der Trennwand 8 von grösster Bedeu tung für das richtige Funktionieren des Brenners. Um in allen Fällen optimale Verhältnisse zu erzie len, müsste die Gestaltung dieser Trennwand 8 in jedem Einzelfalle an die Gasqualität und an den vor handenen Gasdruck angepasst werden. Es ist ausge schlossen, in der Fabrikation stets für alle möglichen Voraussetzungen einen Sondertyp des Strahlbrenners herzustellen, und es ist daher vorzuziehen, die Bren ner mit Mitteln zur Veränderung der Gasdurchlass- eigenschaften der Trennwand 8 auszurüsten.
Es kann hierzu bei einem Brenner nach Fig. 3 und 4, also mit einer Trennwand 8 mit maximalem totalem Durchlassquerschnitt beispielsweise ein Schieber vor gesehen sein, welcher vorzugsweise von hinten her mehr oder weniger tief über die Öffnungen 11 der Trennwand 8 eingeschoben werden kann, um den totalen Durchlassquerschnitt derselben zu verändern und bestimmten Verhältnissen anzupassen.
Es könn ten zum gleichen Zwecke auch zwei gleichartig ge lochte, aufeinander verschiebbare Bleche 8 vorge sehen sein, wobei die Grösse der Gasdurchlassöffnun- gen über die ganze Fläche der Trennwand gleich mässig und kontinuierlich von einem Maximum bis auf Null reguliert werden könnte. Es wäre auch mög lich, die beiden vorgenannten Regulierarten zu kom binieren.
Die Trennwand 8 wird vorzugsweise aus einem gut reflektierenden Material, z. B. Aluminiumblech, hergestellt, so dass die von dem glühenden äussern Drahtgeflecht 4 zurückgestrahlte Wärme reflektiert und nach aussen geworfen wird.
Es ist von Bedeutung, dass die Austrittsrichtung des Gases aus den Gasdüsen 14 senkrecht oder an nähernd senkrecht steht zur Richtung, in welcher das Gas-Luft-Gemisch durch die Drahtgeflechte 4 strömt, wobei die Umlenkung des Gasstromes nicht durch Leitorgane geschieht. Es wird dadurch einer seits eine gute Durchwirbelung und Durchmischung des Gases mit der angesaugten Luft im Mischkam- merteil 10 des Brennerkörpers 1 erzielt und ander seits kann die Geschwindigkeit, mit welcher das Gas= Luft-Gemisch durch die Geflechte strömt, keinesfalls stellenweise durch die örtlich in die Mischkammer eintretenden Gasstrahlen beeinflusst werden.
Anstelle eines gelochten Bleches könnte als Trennwand 8 auch ein anderes gasdurchlässiges Mit tel, z. B. ein Drahtgeflecht geeigneter Maschenweite oder dergleichen, verwendet werden. Es könnte auch von Vorteil sein, durch das Anbringen von mehr als einer Trennwand 8 mit entsprechend grösserer totaler Durchlassöffnung mehr als eine Ausgleichs kammer 9 zu schaffen.
Der erfindungsgemässe Strahlbrenner ist z. B. geeignet als Grillbrenner, Wärmestrahler für Trok- kenöfen und gegebenenfalls zur Beheizung von Heiz platten, z. B. von Kochherden. Der Strahlbrenner kann gegebenenfalls auch zur direkten Beheizung von Erhitzern und Kochgeschirren aller Art verwen det werden.
Es kann dabei eine wesentliche Ver besserung des Wirkungsgrades gegenüber der übli chen Erhitzung durch die Brennerflamme erreicht werden, weil der Wärmeübergang nicht nur durch den Kontakt der zu erhitzenden Fläche mit den Ver brennungsgasen, sondern zu einem grossen Teil durch Wärmestrahlung erfolgt.
Der Mischkammerteil 12 könnte gegebenenfalls auch in mehrere Einzelmischkammern unterteilt sein, in welche je eine Gasdüse gerichtet ist. Es wäre auch denkbar, als Mischkammer ein Mischrohr mit qua dratischem oder rundem Querschnitt zu verwenden.