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Die Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung für Dunkelstrahler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zum Beheizen von Hallen und Räumen, die vorzugsweise eine Raumhöhe von über 4 Metern haben, oder anderen industriell genutzten Gebäuden werden so genannte Dunkelstrahler verwendet, die mittels einer Brennervorrichtung ein Dunkelstrahlrohr erhitzen. Mit der Brennervorrichtung sollte eine möglichst schlanke und auch lange Flamme im Dunkelstrahlrohr erzeugt werden. Mittels eines Gebläses wird die Verbrennungsluft durch das Dunkelstrahlrohr befördert, sodass das gesamte Dunkelstrahlrohr erhitzt wird und Wärme an die Umgebung abstrahlen kann. Das Dunkelstrahlrohr wird von der injizierten Flamme und dem hindurchgeführten Verbrennungsgas möglichst nicht zum Glühen gebracht. Ein derartiger Dunkelstrahler ist aus der
DE 103 14 726 A1 bekannt.
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Die Erzeugung einer möglichst schlanken und lang gestreckten Flamme, die sich vom einen Ende des Dunkelstrahlrohrs in das Dunkelstrahlrohr hinein ausbreitet ist beim Stand der Technik nicht optimal gelöst. Eine zu breite Flamme führt dabei zu einer zu starken Erhitzung des Dunkelstrahlrohrs im Bereich der Flamme. Außerdem kann mit den bekannten Brennervorrichtungen für Dunkelstrahler eine Leistungsregelung nur in einem verhältnismäßig engen Leistungsbereich erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennervorrichtung für Dunkelstrahler zu schaffen, mit der eine Verbesserung des Heizbetriebs erreicht werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Die Brennervorrichtung besitzt erfindungsgemäß eine gelochte Scheibe, die zusammen mit einem die Scheibe überdeckenden Metallgeflecht an dem einem Dunkelstrahlrohr zugewandten Ende eines vom Brennergebläse zum Dunkelstrahlrohr führenden Gaskanals angeordnet ist. In Strömungsrichtung des vom Brennergebläse eingespeisten Gas-Luftgemischs befindet sich die gelochte Scheibe unmittelbar vor dem Metallgeflecht, sodass das Gas-Luftgemisch zunächst durch die Löcher der Scheibe und dann durch das Metallgeflecht in Richtung Dunkelstrahlrohr strömt. Das Gas-Luftgemisch wird unmittelbar nach dem Metallgeflecht gezündet, sodass sich eine schlanke und langgestreckte Flamme von Metallgeflecht in das anschließende Dunkelstrahlrohr erstreckt. Die Kombination von gelochter Scheibe und Metallgeflecht ermöglicht die Ausbildung einer optimalen langgestreckten Flamme, wobei die Verteilung der Löcher in der Scheibe je nach Anwendungsbereich ausgeführt sein kann. Dabei ist die Form der Löcher ebenfalls an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar. Die jeweils eingesetzte gelochte Scheibe kann sehr vorteilhaft als einfach herstellbare Metallscheibe ausgebildet sein, die sehr einfach durch unterschiedliche Lochgrößen und unterschiedliche Verteilung der Löcher an unterschiedliche Randbedingungen angepasst werden kann. Die gelochte Scheibe kann aber auch aus einem keramischen oder einem anderen hitzebeständigen Material bestehen.
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Unter der Bezeichnung Metallgeflecht soll auch ein Metallgestrick oder ein Metallvlies oder eine in entsprechender Weise aufgebaute luftdurchlässige Metallmatte zu verstehen sein. Bevorzugt wird als Metallgeflecht ein mattenförmiges Element aus Metalldrähten verwendet, das eine Dicke von circa 2 mm bis 5 mm haben kann. Für spezielle Anwendungen und hohe Brennerleistungen, wobei auch größere Rohrdurchmesser für das Dunkelstrahlrohr eingesetzt werden, können auch dickere Metallgeflechte Verwendung finden. Die Drahtdicke der für das Metallgeflecht verwendeten Drähte kann sehr vorteilhaft zwischen 0,6 mm und 1,0 mm liegen.
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Das Metallgeflecht ist bevorzugt als scheibenförmige Matte ausgebildet, die stirnseitig am Ende des zum Dunkelstrahlrohr führenden Gaskanals auf einem nach innen abstehenden Rand aufliegt und mit diesem verschweißt ist. Damit wird eine optimale Flammbildung erreicht, die übermäßig hohe Temperaturen im Randbereich vermeidet.
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Das Metallgeflecht kann auch als Kappe ausgebildet sein, die ein Ende des vom Brennergebläse zum Dunkelstrahlrohr führenden Gaskanals übergreift. Das Metallgeflecht kann dadurch sehr einfach an der Rohraußenwand des Gaskanals festgeschweißt werden. Außerdem ist damit auch der dem Dunkelstrahlrohr zugewandte Öffnungsrand des Gaskanals vom Metallgeflecht abgedeckt.
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Die gelochte Scheibe besitzt im Zentrum vorzugsweise eine große Durchlassöffnung, die von kleineren Durchlassöffnungen umgeben ist. Damit wird erreicht, dass im Zentrum der Scheibe und damit auch im Zentrum des angrenzenden Dunkelstrahlrohrs ein entsprechender Gasdurchsatz für das Gas-Luftgemisch erzielt wird. Außerdem wird im Randbereich eine gleichmäßig verteilte und in gewünschter Weise reduzierte Gasströmung erreicht, sodass eine zu starke Erhitzung des angrenzenden Dunkelstrahlrohrs vermieden werden kann. Außerdem haben Versuche gezeigt, dass eine derartige Anordnung von Durchlassöffnungen eine schlanke und langgestreckte Flamme im Dunkelstrahlrohr ergeben, die in einem verhältnismäßig großen Leistungsbereich geregelt werden kann, ohne dass die Flamme bei einem geringen Gasdurchsatz abreißt.
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Die kleineren Durchlassöffnungen können um eine im Zentrum angeordnete kreisförmige Durchlassöffnung in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet sein. Dabei können die kleineren Durchlassöffnungen als Bohrungen ausgeführt sein, die sich auf einem zur zentralen Durchlassöffnung konzentrischem Lochkreis befinden. Die Durchlassöffnungen können aber auch als kreisbogenförmige Schlitze ausgebildet sein. Je nach Anwendungsfall können auf mehreren Kreisradien kreisbodenförmige Schlitze oder Löcher vorgesehen sein, die die mittlere Durchlassöffnung konzentrisch und gleichmäßig verteilt umgeben. Die gelochte Scheibe stellt je nach Anzahl und Größe der Durchlassöffnungen und Löcher und Schlitze für das Gas-Luftgemisch einen mehr oder weniger großen Strömungswiderstand dar, weshalb für höhere Heizleistungen auch Scheiben mit einer insgesamt größeren Durchlassfläche eingesetzt werden können.
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Es kann auch sehr vorteilhaft sein, die gelochte Scheibe so auszuführen, dass die Fläche der Durchlassöffnungen in Form von Bohrungen oder Schlitzen von außen nach innen abnimmt, sodass im Zentrum ein höherer Gas-Luftdurchsatz möglich ist als im Randbereich der Scheibe.
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Die gelochte Scheibe und das Metallgeflecht sind vorzugsweise an einem Rohraufsatz angebracht, der an dem dem Dunkelstrahlrohr zugewandten Ende des Gaskanals befestigt ist. Bevorzugt ist der Rohraufsatz direkt auf den Gaskanal aufgeschaubt, wobei aber auch am Gaskanal und am Rohraufsatz jeweils ein Befestigungsflansch zur Herstellung der Verbindung zwischen Rohraufsatz und Gaskanal vorgesehen sein kann. Besteht der Rohraufsatz aus einem metallischen Rohrabschnitt, kann dieser mit einem Außengewinde versehen sein, das in ein entsprechendes Innengewinde am Gaskanal eingeschaubt werden kann, wodurch eine sehr einfache Montage des Rohraufsatzes am Gaskanal ohne zusätzliche Befestigungsmittel möglich ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Brennervorrichtung, die in ein Dunkelstrahlrohr einsetzbar ist,
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2 eine Darstellung der von der Brennervorrichtung erzeugten schmalen und langgestreckten Flamme in einem Dunkelstrahlrohr,
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3 einen Längsschnitt eines Rohraufsatzes des Gaskanals der Brennervorrichtung von 1 und 2 im Bereich eines stirnseitig angebrachten Metallgeflechts und einer gelochten Scheibe,
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4 die stirnseitige Draufsicht auf das Metallgeflecht von 3,
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5 einen Rohraufsatz, der mittels eines Befestigungsflansches am zugehörigen Gaskanal befestigt ist,
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6 bis 8 unterschiedliche Ausführungen gelochter Scheiben,
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9 eine Brennervorrichtung, wie bei 1, jedoch mit direkt auf dem Gaskanal aufgesetztem Metallgeflecht,
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10 zeigt die Anordnung von 9, jedoch mit aufgesetztem Dunkelstrahlrohr,
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11 zeigt einen Längsschnitt des Gaskanals der Brennervorrichtung von 9 im Bereich des stirnseitig befestigten Metallgeflechts und
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12 zeigt die stirnseitige Aufsicht auf das Metallgeflecht von 11.
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Die in 1 dargestellte Brennervorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Brennergebläse 2, einem Gaskanal 3 und einem Rohraufsatz 4 mit stirnseitigem Metallgeflecht 5. Im Rohraufsatz 4 liegt unmittelbar angrenzend am Metallgeflecht 5 eine hier nicht sichtbare gelochte Scheibe ein, durch die ein von dem Brennergebläse 2 durch den Gaskanal 3 in Pfeilrichtung 6 ein Gas-Luftgemisch 7 befördert wird.
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Der besseren Darstellung wegen ist in 1 die Brennervorrichtung 1 noch nicht in ein nachfolgendes Dunkelstrahlrohr 8 eingesetzt. Für den Heizbetrieb ist es natürlich erforderlich, dass die Brennervorrichtung 1 mit dem Rohraufsatz 4 in das Dunkelstrahlrohr 8 in Pfeilrichtung 9 eingesetzt wird, damit das aus dem Rohraufsatz 4 durch das Metallgeflecht 5 austretende Gas-Luftgemisch gezündet werden kann und eine langgestreckte Flamme das Dunkelstrahlrohr 8 erhitzt.
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In 2 ist der im Heizbetrieb befindliche Aufbau von Brennervorrichtung 1 und Dunkelstrahlrohr 8 dargestellt. Hier ist insbesondere ersichtlich, dass vom Metallgeflecht 5 des in das Dunkelstrahlrohr 8 hineinragenden Rohraufsatzes 4 sich eine langgestreckte, schmale Flamme 9 in das Dunkelstrahlrohr 8 erstreckt. In 1 und 2 ist auch noch ein Gas-Luftgemisch-Anschluss 10 ersichtlich, über den das zur Verbrennung erforderliche Gas-Luftgemisch dem Brennergebläse 2 zugeführt wird.
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Der in 3 dargestellte Längsschnitt zeigt den Rohraufsatz 4 von 1 und 2 mit einer in Strömungsrichtung 6 des Gas-Luftgemischs vor dem Metallgeflecht 5 angeordneten gelochten Scheibe 11. Die gelochte Scheibe 11 ist an vom Rohraufsatz 4 nach innen abstehenden Befestigungslaschen 12, 13 verschraubt oder in anderer Weise befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die gelochte Scheibe 11 zur Befestigung am Rohraufsatz 4 mittels einer Schweißverbindung befestigt ist, sodass keine Befestigungslaschen 12, 13 erforderlich sind.
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In sehr geringem Abstand ist in 3 das Metallgeflecht 5 stirnseitig am Rohraufsatz 4 angeordnet, wobei der Abstand zwischen der gelochten Scheibe 12 und dem Metallgeflecht 5 auch gegen Null gehen kann. Bevorzugt wird ein Abstand von 2 bis 5 mm zwischen der gelochten Scheibe 11 und dem Metallgeflecht 5 vorgesehen.
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Das Metallgeflecht 5 hat die Form einer Kappe und übergreift den Öffnungsrand des Rohraufsatzes 4 mit einem zylindrischen Rand 14. Der Rand 14 des Metallgeflechts 5 ist an mehreren Stellen durch Schweißpunkte 15 mit der äußeren Mantelfläche des Rohraufsatzes 4 verschweißt.
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An der dem Metallgeflecht abgewandten Seite 16 besitzt der Rohraufsatz 4 ein Außengewinde 17, mit dem der Rohraufsatz 4 in ein entsprechendes Innengewinde am Gaskanal 3 (1 und 2) eingeschraubt und damit sicher befestigt werden kann.
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In 4 ist die stirnseitige Ansicht des Metallgeflechts 5 von 3 dargestellt, wobei an mehreren gleichmäßig verteilten Umfangspositionen Schweißpunkte 15 vorgesehen sind, mit denen das kappenförmige Metallgeflecht 5 am Rohraufsatz 4 befestigt ist.
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Die in 5 dargestellte Seitenansicht zeigt eine Flanschverbindung 18 zwischen dem Gaskanal 3 und dem Rohraufsatz 4. Hierfür sind sowohl am Gaskanal 3 als auch am Rohraufsatz 4 entsprechende Befestigungsflansche 19, 20 vorgesehen.
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In 6 ist die Draufsicht auf die in 3 im Rohraufsatz 4 eingesetzte gelochte Scheibe 11 dargestellt. Die 7 und 8 zeigen weitere Ausführungen von gelochten Scheiben 21, 22 mit jeweils unterschiedlichen Löchern bzw. Durchlassöffnungen.
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Die Scheibe 11 von 6 besitzt im Zentrum eine verhältnismäßig große Durchlassöffnung 23, die von gleichmäßig verteilt angeordneten kleineren Durchlassöffnungen 24 umgeben ist. Sämtliche Durchlassöffnungen 24 befinden sich in gleichem Abstand zur Mittelachse der Scheibe 11. Die Durchlassöffnungen 23, 24 können auch als Löcher oder Bohrungen bezeichnet werden.
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Bei der gelochten Scheibe 21 von 7 ist ebenfalls eine im Zentrum befindliche größere Durchlassöffnung 23 vorgesehen, die von kreisbogenförmigen Schlitzen 25 umgeben ist. Die Schlitze 25 sind von einem Lochkreis umgeben, der in gleichen Winkelabständen angeordnete Durchlassöffnungen 26 in Form von kleinen Löchern hat.
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Bei der in 8 dargestellten Ausführung besitzt die Scheibe 22 auf mehreren Kreisradien angeordnete kreisbogenförmige Schlitze 27 als Durchlassöffnungen, die hier der Einfachheit halber als Kreisbogenabschnitte dargestellt sind. Sämtliche Schlitze und Bohrungen beziehungsweise Löcher, die in den Scheiben 11, 21, 22 angeordnet sind, bilden Durchlassöffnungen für das vom Gaskanal 3 zum jeweiligen Dunkelstrahlrohr 8 (1 und 2) geförderte Gas-Luftgemisch. Die Größe und die Verteilung der Durchlassöffnungen kann zur Gestaltung der Form der Flamme 9 (2) variiert werden. Bereits mit einer Scheibe 11, wie diese in 6 dargestellt ist, wird eine schmale und langgestreckte Flamme erzielt, die in einem sich an die Brennervorrichtung 1 anschließenden Dunkelstrahlrohr 8 optimal ausbreitet und die auch in einem verhältnismäßig großen Leistungsbereich geregelt werden kann. Die Kombination von Scheibe 11 beziehungsweise 21 beziehungsweise 22 mit angrenzendem Metallgeflecht 5 sorgt dafür, dass ein großer Leistungsbereich abgedeckt werden kann, ohne dass bei kleineren Heizleistungen ein Abreißen der Flamme auftritt. Außerdem wird erreicht, dass die Flamme durch ihre schlanke Form das Dunkelstrahlrohr im Bereich der Flamme nicht zu stark erhitzt.
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Es wird noch erwähnt, dass die Scheiben 11, 21, 22 Befestigungslöcher 28 haben können, um beispielsweise an den in 3 dargestellten Befestigungslaschen 12, 13 befestigt werden zu können. Die Befestigungslöcher 28 sind in der Zeichnung nur bei der in 6 dargestellten Scheibe 11 eingezeichnet.
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Bei der in 9 dargestellten Brennervorrichtung 1 ist das Metallgeflecht 5 direkt stirnseitig auf den Gaskanal 3 aufgebracht. Diese Ausführung der Brennervorrichtung 1 stellt die bevorzugte Ausführung dar, da Versuche gezeigt haben, dass damit eine optimale Flammengeometrie erzielt wird, die sicherstellt, dass im Randbereich des Dunkelstrahlrohrs 8 keine zu hohen Temperaturen auftreten.
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In 10 ist der fertige Montagezustand dargestellt, bei dem das Dunkelstrahlrohr 8 über das Metallgeflecht 5 auf den Gaskanal 3 aufgeschoben ist.
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Der in 11 dargestellte Längsschnitt des Gaskanals 3 im stirnseitigen Bereich, wo sich das Metallgeflecht 5 befindet, zeigt, dass der Gaskanal 3 an seiner Stirnseite einen nach innen gebogenen Rand 30 hat, auf dem das Metallgeflecht 5 aufliegt. Das Metallgeflecht 5 bildet somit ein scheibenförmiges Element, welches vorzugsweise am Rand 30 durch Schweißpunkte befestigt ist. Die stirnseitige Ansicht des Metallgeflechts 5 zeigt 12.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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