CN115976709A - 用于气体燃烧器的燃烧膜 - Google Patents
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Abstract
一种用于气体燃烧器(2)的燃烧膜(14),该燃烧膜包括金属线(22)交织而成的织物/网状物(21),该织物/网状物具有两个相反的交织表面(19、20),所述两个相反的交织表面分别形成织物/网状物(21)的燃烧表面(19)和内表面(20),其中,金属线(22)是由捻制的金属纤维(22’)形成的,以形成纱线,以及:‑单个金属纤维(22’)比由金属纤维形成的纱线(22)短,并且金属纤维(22’)的自由端部(22”)沿着纱线的纵向延伸部从纱线(22)发散地突出并使得纱线(22)是起毛的,以及‑金属线(22)是每单位长度质量在介于0.8g/m至1.4g/m的范围内的纱线(22)。
Description
技术领域
本发明涉及用于燃烧器的燃烧膜,该燃烧膜特别是用于完全预混合或部分预混合的燃烧器,该燃烧器例如用于锅炉、游泳池加热器、热空气生成器或工业处理用烤箱。
背景技术
现有技术的燃烧器包括燃烧膜,该燃烧膜具有:
-内表面,该内表面与给送系统流动连通,
-扩散器层,该扩散器层形成膜的外表面(或燃烧表面),该扩散器层旨在面向燃烧室,
其中,可燃气体或可燃气体与助燃空气的混合物(以下在描述中,术语“气体”表示“可燃气体”和“可燃气体与助燃空气的混合物”两者)被传送穿过燃烧膜,在燃烧膜的外侧部处发生呈燃烧表面上的火焰图案的形式的燃烧。
此外,可以在扩散器层的上游(参照气体的流动反向)设置有分配器,以将气体以所需的方式朝向燃烧膜分配。已知的分配器通常制造成具有多个通孔的壁,该分配器例如由穿孔的片材制成,并且已知的分配器可以形成燃烧膜的“内”层,或者替代性地,已知的分配器可以形成与燃烧膜间隔开的部件。
借助于热燃烧气体(对流)并借助于热辐射而将燃烧所产生的热引导至热交换器,以对流体、例如水进行加热,然后该流体被传送至公用设施,该公用设施例如是工业处理、住宅环境或类似的地方和/或生活用水的加热系统。
为了理想且令人满意地使用燃烧器和燃烧系统,理想的是,一方面能够以可控的方式对燃烧器的加热功率和穿过燃烧膜的气体流动速率进行改变,另一方面,要尽可能确保最安全、最安静且最持久的运行。
为了以越来越令人满意的方式来满足上述要求,有必要减少或防止在非最佳燃烧过程期间可能发生的一些现象,所述现象包括:
-火焰从燃烧膜局部或大范围的分离,
-燃烧膜的局部或大范围的过热,
-燃烧膜温度的高度不均匀分布,
-穿过燃烧膜的气流流动速度的高度不均匀分布,
-在燃烧器操作期间燃烧膜或单个燃烧膜层的隔热功能低或被降低。
这些不期望的现象导致高燃烧噪音、燃烧器对高温的抵抗力有限、对燃烧器结构自身造成损坏、特别是对燃烧膜的片材部分造成损坏、以及发生缺乏对火焰控制的现象。
上述负面现象与这些负面现象对令人满意的燃烧的不利影响之间的因果关系已经在关于气体燃烧器的技术和专利文献中进行了广泛的详细描述,并且为了简单起见,在此不再赘述。
为了减少或抑制所列举的负面现象中的一些负面现象或所有负面现象,已知的是为气体燃烧器配备附件结构、例如插入件或隔膜,以使燃烧器的惰性质量和气体流的流体动态条件局部偏置,并且因此使燃烧器的流体动力学和机械行为局部偏置。
这些噪声减少附件必须针对单个燃烧器型号的流体动力学条件、机械条件、尺寸条件和燃烧条件而逐个地进行优化,并且这些噪声减少附件的功效通常限于不希望出现的狭窄(气体流)的操作范围。
因此,感到需要另外的措施和策略,以对气体燃烧器、特别是预混合或部分预混合的气体燃烧器进行改进,并且进一步对借助于这种燃烧器执行的燃烧进行优化。
已经尝试通过由金属织物或金属网状物来制造燃烧膜的外侧部来响应所述要求,以实现所需的燃烧膜的隔热效果和对燃烧器的燃烧膜上游的部分的热保护,并且实现燃烧膜的气体渗透性的更好分布并且最终实现更好的火焰稳定性。
然而,借助于可用的编织机或者借助于可用的针织机由金属纱线以所需的厚度、渗透性和结构构型来制造网状物和金属织物的尝试已经被证明是困难的,这就是为什么工业编织技术和针织技术的技术限制极大地限制和决定了迄今为止可用的用于燃烧膜的金属织物和金属网状物的特性,并且似乎没有实验过用更自由限定的交织结构和/或纱线结构的特性来制作的实验性编织物或针织物。示例是用于燃烧膜的金属织物和金属网状物仅使用具有与纱线自身一样光滑和长的平行纤维的纱线,根据发明人,这过度限制了以更有针对性的方式对燃烧膜织物或网状物的功能特性进行限定的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种由网状物或织物制成的新型创新的燃烧表面和用于气体燃烧器的燃烧膜以及一种燃烧器,本发明的燃烧表面、燃烧膜和燃烧器具有避免现有技术的缺点中的至少一些缺点的特征。
这些目的和其他目的是借助于根据权利要求1的用于气体燃烧器的燃烧膜实现的。一些有利的实施方式是从属权利要求的主题。
根据本发明的方面,用于气体燃烧器的燃烧膜具有内侧部和外侧部,可燃气体被传送至该内侧部,在可燃气体穿过燃烧膜后在该外侧部上发生可燃气体的燃烧,所述燃烧膜包括金属线交织而成的织物或网状物,所述织物或网状物具有两个相反的交织表面,所述两个相反的交织表面分别形成暴露于外侧部的燃烧表面和面向内侧部的内表面,其中,金属线是由捻制的金属纤维形成的,以形成纺成纱线,以及:
–单独的金属纤维比由金属纤维形成的纱线短,并且金属纤维的自由端部沿着纱线的纵向延伸部从纱线发散地突出并使得纱线是起毛的,或者
-金属线是每单位长度质量在介于0.8g/m至1.4g/m的范围内的纱线。
借助于使用自身较重且由于其毛羽而在径向上粗糙或“蓬松”的“大”的纤维和/或“大”的线,可以制造类似地“粗糙”或“重”的织物和针织物,与现有技术的“轻”或“薄”的织物相比,在存在较大厚度(并且因此存在较大隔热性能)和/或较大质量(并且因此存在较大热惯性)的情况下,该“粗糙”或“重”的织物和针织物还固有地具有较低的每单位面积线数密度,并且因此具有较高且期望的气体渗透性。
附图说明
为了更好地理解本发明并且体会本发明的优点,下面参照附图提供了对某些非限制性的示例性实施方式的描述,在所述附图中:
图1是具有燃烧器的气体燃烧系统的示意图,该气体燃烧系统例如用于锅炉,该燃烧器设置有燃烧膜,
图2和图3是设置有燃烧膜的示例性燃烧器的立体图和截面图,
图3A是根据本发明的实施方式的燃烧膜的放大的示意性截面图,
图4示出了具有根据实施方式的燃烧膜的燃烧器,
图5示出了根据实施方式的用粘合线来粘合的金属线的细节,
图6示出了根据实施方式的金属织物或线网状物的捻制且“起毛”的金属线(所谓的“起毛纺成纱线”)。
具体实施方式
燃烧系统1的详细描述
参照图1,例如用于锅炉的气体燃烧系统1包括:
燃烧器2,该燃烧器2用于借助于可燃气体和助燃空气的燃烧来产生热,
给送系统3,该给送系统3用于将可燃气体或可燃气体与助燃空气的混合物给送至燃烧器2,所述给送系统3包括用于对可燃气体的流动进行控制的气体控制装置4(例如,可电控气体阀或气体传送装置或气体抽吸装置),以及如果提供了的话,所述给送系统3还包括用于对助燃空气的流动进行控制的空气控制装置5(例如,空气传送装置或空气抽吸装置、电风扇、径流式风扇、空气阀或闸式空气阀),
电点火装置6,该电点火装置6用于对燃烧进行点火,该电点火装置6例如是适于产生火花的点火电极,
可能地,电离传感器7,该电离传感器7布置在燃烧器2的燃烧区域8处并且适于提供电离信号,该电离信号根据燃烧器2的燃烧条件而变化,
电子控制单元9,该电子控制单元9连接至给送系统3、点火装置6和电离传感器7,该电子控制单元9具有燃烧控制模块10,该燃烧控制模块10适于根据操作程序和用户命令以及根据电离信号来对点火装置6和给送系统3进行控制。
燃烧器2的详细描述
根据实施方式(图2、图3),气体燃烧器2包括:
-支撑壁11,该支撑壁11形成有一个或更多个进口通道12,以用于将(助燃空气与)可燃气体13(的混合物)引入到燃烧器2中,
-管状燃烧膜14,该管状燃烧膜14例如是筒形的并且相对于燃烧器2的纵向轴线15同轴,并且该管状燃烧膜14具有第一端部、第二端部以及穿孔,该第一端部连接至支撑壁11以与进口通道12流动连通,该第二端部由封闭壁16来封闭,该穿孔用于气体13和空气混合物从燃烧器2内部行进至燃烧膜14的发生燃烧的外侧部17(燃烧区域8)。
图3中的燃烧器2还示出了管状消音附件(没有附图标记),该管状消音附件是可选的并且可以将该管状消音附件的尺寸减小或者完全消除该管状消音附件。
根据另外的实施方式,燃烧膜14可以是大致平坦的、例如平面的或弯曲的或凸形的或者是非管形或非筒形的形状,并且燃烧膜14具有周向边缘以及穿孔,该周向边缘连接至支撑容置壁11以与进口通道12流动连通,该穿孔用于气体13或气体-空气的混合物从燃烧器2内部行进至燃烧膜14的发生燃烧的外侧部17(燃烧区域8)。
根据实施方式,与具有常规燃烧膜的现有解决方案类似,在燃烧器2中,在燃烧膜14的上游(参照可燃气体13的流动方向)可以定位有穿孔的分配器壁,并且该穿孔的分配器壁与燃烧膜14间隔开,以将可燃气体13以所需的方式朝向燃烧膜14分配。
燃烧膜14的详细描述
燃烧膜14具有内侧部18和外侧部17,可燃气体13被传送至该内侧部18,在可燃气体13穿过燃烧膜14后,在该外侧部17上发生可燃气体13的燃烧,所述燃烧膜14包括整体由附图标记21指示的交织的金属线22的织物或网状物,该织物或网状物具有相反的交织表面19、20,该相反的交织表面19、20分别形成了暴露于外侧部17的燃烧表面19和面向内侧部18的内表面20,其中,金属线22是由金属纤维22’形成的,该金属纤维22’被捻制而形成纺成纱线,以及:
-单个金属纤维22’比由金属纤维22’形成的纱线22短,并且金属纤维22’的自由端部22沿着纱线22的纵向延伸部从纱线22发散地突出并且使得纱线22是起毛的,或者
-金属线22是每单位长度质量在介于0.8g/m至1.4g/m的范围内的纱线22。
借助于使用自身较重且由于其毛羽而在径向上粗糙或“蓬松”的“大”的纤维和/或“大”的线,可以制造类似地“粗糙”或“重”的织物和针织物,与现有技术的“轻”或“薄”的织物相比,在存在较大厚度(并且因此存在较大隔热性能)和/或较大质量(并且因此存在较大热惯性)的情况下,该“粗糙”或“重”的织物和针织物还固有地具有较低的每单位面积线数密度,并且因此具有较高且期望的气体渗透性。
有利地,织物/网状物21由支撑层38进行支撑并且与支撑层38接触,该支撑层38例如是穿孔片材或丝网支撑件,该支撑层38布置在燃烧膜14的内侧部18上并且形成了燃烧膜14自身的一部分或者仅形成了用于燃烧膜14的支撑结构。
因此,燃烧膜14可以是单层结构(仅包括织物/网状物21)或者是多层结构(至少包含织物/网状物21和支撑层38(图3、图3A))。
织物/网状物21可以仅包括借助于编织机而由经线和纬线制成的织物,因此不包括通过对连续的卷线进行交织而制成的网状物。
类似地,织物/网状物21可以仅包括通过对连续的卷线进行交织而制成的网状物,因此不包括使用编织机而由经线和纬线制成的织物。
金属线22的详细描述
根据实施方式,金属线22包括例如交织、纺织或捻制的成束的金属纤维22’,该金属纤维22’例如是长纤维丝类型或短纤维丝类型。
金属线22可以至少借助于例如是诸如PVA或聚酯纤维的水溶性或非水溶性粘结线37的粘合剂或者借助于例如聚合物的水溶性或非水溶性粘结粘合剂来粘结或者仅初步粘结。
根据实施方式,金属线22可以选自如在“Fundamentals of Yarn Technology(纱线技术基础)”(2003,CFR出版社,1.2.1章,表1.1)中限定的所谓“定长纺成纱线”、“股纱线”、“合股纱线”、“合股捻线”的组。
此外,在本说明书中,“合股纱线”具体理解为表示包括捻制在一起的两个或更多个单独子纱线的纱线。
该子纱线又可以各自分别包括捻制在一起的两个或更多个第三级纱线,从而形成所谓的“多股纱线”。
根据实施方式,金属线22不是“长丝”类型的。
有利地,织物/网状物21可以是“重”或“粗糙”的织物或网状物,即,织物/网状物21的每单位面积织物重量等于或大于1.3kg/m2或者在介于1.3kg/m2至1.6kg/m2的范围内。
有利地,金属线22是每单位长度重量在介于0.8g/m至1.4g/m范围内的纱线,有利地,金属线22是每单位长度重量在介于0.9g/m至1.1g/m范围内、例如1g/m的纱线。
有利地,金属线22包括具有直径在介于30微米至50微米范围内、例如约40微米的纤维。
“大”的纤维22’和“大”的线22允许经济且在工业上有利地制造“粗糙”织物,该织物不是过度不透气的。
根据实施方式,金属线22或金属纤维22’的材料可以例如是铁素体钢或者例如借助于钇、铪、锆来掺杂的铁铬铝合金。
金属线22可以例如是掺杂有钇、铪、锆的铁铬铝合金的纱线,该纱线重量为1g/m并且包括直径为40微米的纤维,即,该纱线是纺成纱线,该纱线例如具有每米30捻度至150捻度,并且可能具有从纱线22发散地突出的纤维端部22’,以便是起毛的(“起毛纱线”),其中,纤维22’比纱线22自身要短,例如,纤维长度在7cm至30cm的范围内,该纱线可能而非必须地借助于粘合线37来约束,该粘合线37可能由PVA或聚酯纤维制成并且具有例如相同的“掺杂”成分。
织物/网状物21的表面轮廓特性的描述
根据本发明的方面,交织表面19、20两者都在高起伏处形成了肋状部23,肋状部23与低起伏处的凹部24交替布置,并且肋状部23和凹部24两者都具有延伸部,该延伸部在织物/网状物21的平面中的至少一个方向上是金属线22的厚度的三倍、优选是金属线22的厚度的四倍。
借助于高起伏处的肋状部23与低起伏处的凹部24的交替布置,燃烧膜14的金属织物/网状物21实现了发散、重复但不连续的间隔件的技术效果,并且织物/网状物自身的厚度部没有完全被金属材料填充,从而提高了隔热能力,并且不仅在与织物/网状物的平面正交的方向上而且在织物/网状物自身的平面中都允许气体穿过金属织物/网状物进行分布。
这避免了燃烧膜14的过热,改进了燃烧膜14的隔热性,降低了火焰分离的风险,并且改进了穿过燃烧膜14的气体13流动速度的分布。
织物/网状物21的渗透性特性的描述
织物/网状物21对于气体来说是可透过的,并且具有与局部的第二区域27交替布置的局部的第一区域26,该第一区域26具有降低的渗透性,该第二区域27具有比第一区域26的渗透性高的渗透性。
根据实施方式,所述第一区域26和第二区域27具有延伸部,该延伸部在织物/网状物21的平面中的至少一个方向上是金属线22的厚度的三倍、优选是金属线22的厚度的四倍。
第一区域26与第二区域27之间的气体渗透性的差异例如在光下是可见的并且能够作为穿过织物/网状物21的光透射的差异来进行验证。
就使火焰分离的风险降低和使穿过燃烧膜14的气体流动速度更好地分布而言,具有降低的渗透率的第一局部区域26与具有比第一局部区域26高的渗透率的第二局部区域27的交替布置被证明是有利的。
本发明的优点
借助于使用自身较重且由于其毛羽而在径向上粗糙或“蓬松”的“大”的纤维和/或“大”的线,可以制造类似地“粗糙”或“重”的织物和针织物,与现有技术的“轻”或“薄”的织物相比,在存在较大厚度(并且因此存在较大隔热性能)和/或较大质量(并且因此存在较大热惯性)的情况下,该“粗糙”或“重”的织物和针织物还固有地具有较低的每单位面积线数密度,并且因此具有较高且期望的气体渗透性。
借助于高起伏处的肋状部与低起伏处的凹部交替布置,燃烧膜的金属织物/网状物实现了发散、重复但不连续的间隔件的技术效果,并且织物/网状物自身的厚度部没有完全被金属材料填充,从而提高了隔热能力,并且不仅在与织物/网状物的平面正交的方向上而且在织物/网状物自身的平面中都允许气体穿过金属织物/网状物进行分布。
这避免了燃烧膜的过热,提高了燃烧膜的隔热,降低了火焰分离的风险,并且改进了穿过燃烧膜的气体流动速度的分布。
就使火焰分离的风险降低和使穿过燃烧膜的气体流动速度更好地分布而言,具有降低的渗透率的第一局部区域与具有比第一局部区域高的渗透率的第二局部区域的交替布置被证明是有利的。
因此,本发明的各个方面不仅在解决现有技术的问题方面分别是重要的,并且本发明的各个方面的组合还提供了进一步的协同作用。
Claims (13)
1.一种用于气体燃烧器(2)的燃烧膜(14),所述燃烧膜(14)具有内侧部(18)和外侧部(17),可燃气体(13)被传送至所述内侧部(18),在所述可燃气体(13)穿过所述燃烧膜(14)后在所述外侧部(17)上发生所述可燃气体(13)的燃烧,所述燃烧膜(14)包括金属线(22)交织而成的织物或网状物(21),所述织物或网状物(21)具有两个相反的交织表面(19、20),所述两个相反的交织表面(19、20)分别形成暴露于所述外侧部(17)的燃烧表面(19)和面向所述内侧部(18)的内表面(20),其中,所述金属线(22)是由金属纤维(22’)形成的,所金属纤维(22’)被捻制而形成纱线,以及:
-单独的所述金属纤维(22’)比由所述金属纤维(22’)形成的所述纱线(22)短,并且所述金属纤维(22’)的自由端部(22”)沿着所述纱线(22)的纵向延伸部从所述纱线(22)发散地突出并使得所述纱线(22)是起毛的,以及
-所述金属线(22)是每单位长度质量在介于0.8g/m至1.4g/m的范围内的纱线(22)。
2.根据权利要求1所述的燃烧膜(14),其中,所述织物/网状物(21)的每单位面积质量在介于1.3kg/m2至1.6kg/m2的范围内。
3.根据权利要求2所述的燃烧膜(14),其中,所述金属线(22)的每单位长度质量在介于0.9g/m至1.1g/m的范围内。
4.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,所述金属线(22)包括具有介于30微米至50微米的范围内的直径的纤维(22’)。
5.根据权利要求4所述的燃烧膜(14),其中,所述金属线(22)的材料是掺杂有钇、铪、锆的铁铬铝合金。
6.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,所述金属线(22)是以每米30捻度至150捻度被捻制的。
7.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,所述金属纤维(22’)具有在介于7cm至30cm的范围内的纤维长度。
8.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,两个交织表面(19、20)在高起伏部处形成有肋状部(23),所述肋状部(23)与位于低起伏部处的凹部(24)交替布置,并且所述肋状部(23)和所述凹部(24)两者在所述织物/网状物(21)的平面中的至少一个方向上的延伸范围是所述金属线(22)的厚度的三倍。
9.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,所述织物/网状物(21)具有与局部的第二区域(27)交替布置的局部的第一区域(26),所述第一区域(26)具有降低的渗透率,所述第二区域(27)具有比所述第一区域(26)高的渗透率,
其中,所述第一区域(26)和所述第二区域(27)两者在所述织物/网状物(21)的平面中的至少一个方向上的延伸范围是所述金属线(22)的厚度的三倍。
10.根据权利要求3所述的燃烧膜(14),其中,所述织物/网状物(21)由支撑层(38)进行支撑并且所述织物/网状物(21)与所述支撑层(38)接触,所述支撑层(38)布置在所述燃烧膜(14)的所述内侧部(18)上。
11.根据权利要求7所述的燃烧膜(14),其中,同一个金属线(22)的纤维通过附加的粘合剂(37)而被进一步粘结在一起。
12.根据权利要求11所述的燃烧膜(14),其中,所述粘合剂是可溶于水的。
13.一种气体燃烧器(2),所述气体燃烧器(2)包括燃烧膜(14),所述燃烧膜(14)具有内侧部(18)和外侧部(17),可燃气体(13)被传送至所述内侧部(18),在所述可燃气体(13)穿过所述燃烧膜(14)后在所述外侧部(17)上发生所述可燃气体(13)的燃烧,所述燃烧膜(14)包括金属线(22)交织而成的织物或网状物(21),所述织物或网状物(21)具有两个相反的交织表面(19、20),所述两个相反的交织表面(19、20)分别形成暴露于所述外侧部(17)的燃烧表面(19)和面向所述内侧部(18)的内表面(20),其中,所述金属线(22)是由金属纤维(22’)形成的,所述金属纤维(22’)被捻制而形成纱线,以及:
-单独的所述金属纤维(22’)比由所述金属纤维(22’)形成的所述纱线(22)短,并且所述金属纤维(22’)的自由端部(22”)沿着所述纱线(22)的纵向延伸部从所述纱线(22)发散地突出并使得所述纱线(22)是起毛的,以及
-所述金属线(22)是每单位长度质量在介于0.8g/m至1.4g/m的范围内的纱线(22)。
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