Strahlungsbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungs brenner für hohe Temperaturen, mit einem Gehäuse, das eine Vorkammer aufweist, in die ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Luft eingeführt wird, mit einer porösen Wärmestrahlungsplatte, die durch den entzündeten Brennstoff beheizt wird und die Ver brennungsgase austreten l'ässt, sowie mit einer in Abstand hinter der Wärmestrahlungsplatte angeord- net--n, mit dieser die Verbrennungskammer einschlie ssenden porösen Platte, welch letztere ein Rückzünden des Brennstoffes in die Vorkammer verhindert.
Strah lungsbrenner dieser bekannten Art besitzen eine Reihe von Nachteilen, die nicht nur darin bestehen, dass ,sie oftmals keine vollständige Verbrennung und keine zuverlässige Explosionssicherheit gewährleisten, sondern auch darin, dass ihre Inbetriebsetzung Schwierigkeiten bietet, insbesondere dann, wenn die Zündung unter Vermittlung eines Katalysators erfol gen muss.
Die Erfindung macht es sich nun zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden, zu welchem Zwecke sie sich dadurch auszeichnet, dass die Wärmestrah- lungsplatte eine Quarzwollschicht enthält und dass zwischen ihr und der die Rückzündung verhindern den, ein durchlässiges Material enthaltenden Platte eine zur Zündung des Gemisches und zur Inbetrieb setzung des Brenners dienende Zündvorrichtung in der Verbrennungskammer angeordnet ist. Die die Rückzündung verhindernde Platte kann aus Quarz wolle oder aus porösem keramischem Material be stehen.
Ein Brenner mit dieser Ausgestaltung kann voll kommen explosionssicher in Räumen betrieben wer den, die entflammbare Gemische enthalten. Beim Betrieb des Brenners treten keine unverbrannten brennbaren Gase an der Oberfläche aus, selbst wenn der Wärmestrahlungskörper zuerst noch verhältnis- mässig kalt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein absolut sicherer Betrieb und ein sehr einfaches An lassen ohne Verwendung eines Katalysators, weil die vorzugsweise elektrische Zündvorrichtung in der Verbrennungskammer angeordnet ist.
Zweckmässig wird diese Zündvorrichtung nur bei der Inbetrieb nahme benutzt und wird abgestellt, wenn die Tem peratur des Brenners und der Verbrennungskammer so hoch ist, dass eine Selbstentzündung des zuge führten brennbaren Gemisches eintritt.
Es ist zwar schon ein Brenner bekanntgeworden, der zwei übereinanderliegende Quarzwollschichten aufweist, jedoch sind dort die beiden Schichten einan der berührend angeordnet, und es ist daher bei diesen Brennern notwendig, einen Katalysator zur Zündung des brennbaren Gemisches bei der Inbe triebnahme einzubauen, um zu verhindern, dass un- verbrannte Gase aus dem Brenner in den Raum ein treten, in dem sich der Brenner befindet. Infolge der hohen Betriebstemperaturen des Brenners wer den die Katalysatoren durch die brennenden Gase allmählich aufgezehrt, so dass es manchmal schwie rig ist, den Brenner nach längerem Gebrauch und nach Abkühlung wieder in Betrieb zu nehmen.
Im folgenden wird anhand eines Ausführungs- beispieles die Erfindung in Verbindung mit der Zeich nung erläutert.
Fig. 1 zeigt die perspektivische Ansicht eines Brenners gemäss der Erfindung, bei dem ein Teil der anschaulicheren Darstellung wegen herausge schnitten gezeichnet ist.
Fig. 2 zeigt einen Teil des Brenners von oben, wobei wiederum zur besseren Darstellung ein Teil herausgeschnitten gezeichnet ist.
Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des Brenners. Der Strahlungsbrenner 10 gemäss der Erfindung hat ein Gehäuse 12 mit rechteckförmigem Quer schnitt und Seitenwandungen 14 sowie einer im Ab stand zur vorderen rechteckförmigen Öffnung des Gehäuses angeordneten Rückwandung 16, die eine Mischkammer 18 (Vorkammer) bilden. Die inneren Flächen der Seitenwandungen sind ebenso wie die Rückwandung des Gehäuses 12 vorzugsweise mit reflektierendem Material 19 bedeckt. Ein Injektor 20 ist an der einen Seitenwandung des Gehäuses vor gesehen und führt ein brennbares, gasförmiges Ge misch in die Mischkammer 18.
Das brennbare Ge misch besteht aus einem Gas- oder Dampf-Luft- Gemisch. Eine Gasdüse 22 ist am Einlass 24 des Injektors angebracht, und durch die Öffnung 26, die die Gasdüse umgibt, kann Luft in den Injek- tor eingeführt werden, wenn das Gas aus der Düse 22 in den Injektor einströmt. Die Luftmenge, die zugeführt wird, muss mindestens so gross sein, dass eine vollständige Verbrennung gewährleistet ist. Es empfiehlt sich aber, die zugeführte Luftmenge etwas grösser zu wählen, als zur vollständigen Verbrennung unbedingt erforderlich ist.
Das Gemisch von Gas und Luft wird in die Mischkammer 18 über den Auslass 28 des Injektors eingeführt. Das Gas wird vorteilhafterweise der Düse 22 unter Druck zuge führt; anstelle des konisch verlaufenden Injektors lässt sich auch eine Mischdüse mit zylindrischer Wandung verwenden, wenn dies zweckmässig er scheint, da der Gasdruck in den meisten Fällen ausreicht, um Luft in die Mischdüse einzuführen und sie durch den Heizer zu leiten. Anderseits kann ein brennbares Vorgemisch von Gas und Luft in den Bestandteilen, mit denen eine vollständige Verbrennung gewährleistet ist, unter Druck in die Kammer 18 eingeführt werden.
Die Seitenwandungen des Gehäuses weisen seit liche Flansche 30 auf, auf denen die beiden Rahmen hälften 34 und 36 z. B. mit Schrauben 38 befestigt sind. Die Rahmenteile sind rechteckförmig ausge bildet und stimmen mit der rechteckförmigen vorde ren Öffnung in der Seitenwandung 14 des Gehäuses überein. Der obere Teil 34 des Rahmens weist einen Flansch 40 auf, der in Richtung der Gehäuseober fläche verläuft; der Teil 36 des Rahmens enthält einen seitlichen Flansch 42, der ebenfalls in Rich tung des Gehäuses verläuft.
Die Flansche tragen im Abstand voneinander die übereinanderliegenden po rösen Körper 44 und 46, d. h. der äussere Körper 44 bildet die wärmestrahlende Oberfläche des Bren ners und der innere Körper 46 stellt eine Einrich tung dar, die ein Rückzünden in die Mischkammer 18 verhindert.
Die beiden porösen Körper 44 und 46 sind auf der Mischkammer 18 angeordnet; sie bedecken die vordere Öffnung, die durch die Seitenwandungen des Gehäuses gebildet wird und liegen im Strömungs weg des Gases, so dass die Gase durch diese Körper strömen, wenn sie den Brenner verlassen und in den Raum eintreten, in dem der Brenner angebracht ist. Die porösen Körper weisen je eine Schicht aus faserförmigem Material auf, das aus einer Masse von Quarzwollfasern besteht, die ein Quarzwollevlies bil den und im wesentlichen aus reinem Siliziumdioxid bestehen, so dass ein Betrieb des Brenners bei einer Temperatur von etwa 1000 C möglich ist.
Der Durchmesser der Fasern liegt in der Grössenordnung von 0,5 X 10-3 mm bis 150X10-3 mm, vorzugsweise wird der Durchmesser von 1 X 10-3 bis 20 X 10-3 mm gewählt. Die Form der Fasern kann beliebig gewählt werden, z. B. gradlinig oder gekräuselt, und ihre Länge kann ebenfalls beliebig sein. Die Fasern kön nen in jeder der Schichten lose in unregelmässiger Form angeordnet sein oder zur Bildung einer porösen Masse gewoben, gewirkt oder verfilzt sein.
Die innere Schicht 46 des faserförmigen Mate rials weist einen Abstand von der äusseren Schicht 44 auf, so dass die Schichten einen Verbrennungs raum 48 bilden, in dem das brennbare Gemisch aus der Mischkammer 18 vollständig verbrannt wird. Die Schichten 44 und 46 werden durch Abstand halter 50 und 52 im Abstand voneinander am Rah men 36 gehalten, die auswechselbar am Rahmen befestigt sind, dass die Schichten auf allen vier Seiten des Brenners aufliegen. Die äussere Schicht 44 liegt zwischen Drahtgeflechten 54, die aus hochhitzebe ständigem Widerstandsmaterial, z. B. Nickelchrom draht, bestehen. Die innere Fläche der inneren Schicht 46 weist ein Gitter 56 auf, das ebenfalls aus einem hochhitzebeständigen Geflecht besteht.
Die äussere Fläche des Belages 46 ist mit einem oder mehreren hochhitzebeständigen Widerstandsgeflech ten 58 versehen, die aneinander durch seitlich ver setzte U-förmige Klammern 60 befestigt sind. Das Geflecht 58 und die innere Schicht 46 verhindern ein Rückzünden von der Verbrennungskammer 48 in die Mischkammer 18. Die Fasern der Schicht 46 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie ein Vlies bilden, dessen Struktur dichter und deshalb weniger porös ist als die Struktur der äusseren Schicht 44, was ebenfalls dazu beiträgt, ein Rückzünden in die Mischkammer zu vermeiden.
Neben dieser bevorzugten Ausführungsform zur Verhinderung der Rückzündung lassen sich zu diesem Zweck auch zwei oder mehr Drahtgitter verwenden, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. An derseits lässt sich die Rückzündung auch dadurch ver meiden, dass Schichten aus perforiertem oder porö sem keramischem Material vorzugsweise in Form einer perforierten keramischen Platte, wie sie der Anordnung in der USA-Patentschrift Nr. 2 775 294 zu entnehmen ist, Verwendung finden.
Bei einer Anordnung der vorstehend beschriebe nen Art ist die Verwendung eines Katalysators zur Zündung des Brenners nicht erforderlich, jedoch lässt sich, falls es erforderlich ist, ein Katalysator ohne weiteres verwenden. Zur Zündung des Brenners ist eine Zündeinrichtung 62 in der Brennkammer vor gesehen, die das brennbare Gemisch zündet, welches in diese Kammer von der Mischkammer über die innere Schicht 46 und die Netze 58 strömt. Wie dargestellt, weist die Zündvorrichtung einen spiral förmigen Widerstandsdraht 64 von hohem Wärme widerstand, z. B. Chromnickeldraht, auf, der aus einer Stromquelle über die Leitungen 66 und 68 gespeist wird. Die Zündvorrichtung ist auf dem Rahmenteil 36 befestigt.
Zur Zündung des brenn baren Gemisches können auch andere Mittel als ein Widerstandsdraht verwendet werden, z. B. eine Zündkerze zur Erzeugung eines Zündfunkens oder eine andere ähnliche elektrische Einrichtung.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Ein richtung ist so, dass das brennbare Gemisch in die Mischkammer 18 von dem Injektor 20 strömt und durch das Geflecht 56, die Schicht 46 und die Ge flechte 58 in die Brennkammer 48 eintritt, wo das brennbare Gemisch durch die Zündvorrichtung 62 zur Zündung gebracht wird. In der Brennkammer tritt eine vollständige Verbrennung ein, und die Verbrennungswärme beheizt die inneren und äusseren Schichten 44 und 46 wie auch die Drahtgeflechte 54 und 58 rasch, so dass die Zündvorrichtung 62 nach kurzer Zeit abgeschaltet werden kann und die Zün dung des frisch eingespeisten brennbaren Gemisches automatisch erfolgt, wenn das Gemisch in die Brenn- kammer einströmt.
Die Verbrennungsprodukte, näm lich Kohlendioxid und Wasserdampf, treten durch die äussere Schicht 44 und das äussere Geflecht 54 hindurch und in den Raum, in dem der Brenner angeordnet ist. Die äussere Fläche der glühenden Schicht 44 und das glühende Geflecht 54 glühen flammenlos und sind mit einer verhältnismässig dün nen Schicht Kohlendioxid überzogen, die einen Schutzüberzug bildet, der verhindert, dass entflamm bare Gemische ausserhalb des Brenners die heisse Oberfläche des Geflechtes 54 und der Schicht 44 erreichen, so dass der Brenner selbst dort verwendbar ist, wo sich im Raum brennbare Gemische befinden.