DE1114759B - Flammenloser Strahlungsbrenner mit einer Strahlungen, insbesondere Infrarotstrahlen,aussendenden Oberflaeche - Google Patents

Flammenloser Strahlungsbrenner mit einer Strahlungen, insbesondere Infrarotstrahlen,aussendenden Oberflaeche

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DE1114759B
DE1114759B DEW15299A DEW0015299A DE1114759B DE 1114759 B DE1114759 B DE 1114759B DE W15299 A DEW15299 A DE W15299A DE W0015299 A DEW0015299 A DE W0015299A DE 1114759 B DE1114759 B DE 1114759B
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Germany
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radiant burner
quartz
incandescent body
mixture
burner according
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Application number
DEW15299A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Wagner
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FIRELESS GAS HEATER CORP
Original Assignee
FIRELESS GAS HEATER CORP
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2700/00Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
    • F23C2700/04Combustion apparatus using gaseous fuel
    • F23C2700/043Combustion apparatus using gaseous fuel for surface combustion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • Flammenloser Strahlungsbrenner mit einer Strahlungen, insbesondere Infrarotstrahlen, aussendenden Oberfläche Die Erfindung bezieht sich auf Strahlungsbrenner, denen das zur Verbrennung bestimmte Gemisch aus Brenngas oder -dampf und atmosphärischer Luft z. B. mittels eines bunsenbrennerartigenDüsensystems zugeführt wird. Die Verbrennung solcher Gemische erfolgte bisher in der Regel in keramischen, mit einer großen Zahl enger Durchgangskanäle versehenen Brennerplatten. Das Verhältnis der Gemischgeschwindigkeit zur Zündgeschwindigkeit wird hierbei so gewählt, daß die Verbrennung in den Kanälen nahe der äußeren Plattenoberfläche vor sich geht. Letztere kommt dadurch in starkes Glühen (800 bis 900° C), wobei sich auch außerhalb der Oberfläche ein mehr oder minder starker Flammenschleier ausbildet.
  • Derartige Brennerplatten neigen, wie allgemein bekannt, zu Rückschlägen in die Gemischkammer. Dadurch verstopfen sich die engen Kanäle leicht, und der Gemischdurchgang wird behindert. Außerdem entwickeln sich infolge unvollkommener Verbrennung gesundheitsgefährende Kohlenoxydgase, die mit den Abgasen in in den Raum gelangen. Ferner besteht bei den glühenden Keramikplatten immer eine gewisse Feuersgefahr. Sie können daher in Brand- und explosionsgefährdeten Räumen nicht verwendet werden.
  • Da die engen Plattenkanäle der Gemischströmung großen Widerstand entgegensetzen, bildet sich in der Gemischkammer ein hoher Überdruck aus. Es müssen daher die Platten sorgfältig in Fassungen eingekittet werden, um Gasverluste zu verhindern. Auch treten leicht Dehnungsrisse in den starren Platten auf. Diese müssen daher in eine Anzahl kleiner Plättchen unterteilt werden, die man wiederum durch Kitt abdichten muß. Der Auf- und Einbau solcher Glühplatten ist also recht umständlich und bietet in der Praxis oft zu Störungen Veranlassung.
  • Gemäß der Erfindung wird zur Vermeidung dieser Nachteile der Glühkörper des Strahlungsbrenners aus einer oder mehreren Schichten von filzartig oder vliesartig aufgebautem lockerem Quarzfasergemenge ausgeführt. Bei dem Quarzfasergemenge handelt es sich um. ein Gebilde, das von den Herstellern als »Vlies« bezeichnet wird und aus feinsten Quarzfasern angefertigt ist und einen lockeren, filzartigen Aufbau besitzt. Es besteht aus ausgebreiteten, im Zusammenhang eine lose Schicht bildenden feinsten Fasern aus Quarz von sehr geringer Wärmeleitfähigkeit.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsbrenner wird von der durch Versuche bestätigten Erkenntnis ausgegangen, daß ein. derartiges Quarzfasergemenge beim Hindurchstreichen eines Gemisches aus Brenngasen oder -dämpfen mit Luft von atmosphärischem Druck nach der Zündung stark erglühen und dabei eine Teilmenge des Gemisches verbrennen, während ein Restteil des Gemisches über der Faserschicht unter Bildung einer sichtbaren überschußflamme zur Verbrennung gelangt. Um diese Restflamme zum Verschwinden zu bringen, kann ferner erfindungsgemäß auf dem Quarzfasergemenge eine zweite Schicht eines Quarzfasergemenges angeordnet sein, die in an sich bekannter Weise mit einem Verbrennungskatalysator, z. B. Platin, Kobalt oder anderen katalytischen Stoffen, versetzt ist. Die von der ersten Schicht auf die zweite Schicht übertragene große Hitze bewirkt eine sehr heftige katalytische Reaktion auf das aus der ersten Schicht übertretende Restgemisch, das infolgedessen unter vollständigem Verschwinden jeder Flammenerscheinung total und absolut geruchlos zu Wasserdampf und Kohlendioxyd verbrannt wird, ohne daß sich merkbare Spuren von Kohlenoxyd entwickeln. Voraussetzung ist jedoch hierbei, daß die Menge der Quarzfasern hinreichend groß ist, um alle Restgase oder -dämpfe völlig verbrennen zu können.
  • Es sind bisher nur wenige in hinreichend feinfaseriger Struktur erzeugbare Stoffe mit den obengenannten Eigenschaften neben Quarz bekannt. Gegebenenfalls kommt noch Quarz mit einem Zusatz von schwerschmelzbarem Glas in Frage. Die Wärmeleitfähigkeit von Quarz-Feinfaser ist außerordentlich gering. Letztere ist ferner hitzebeständig bis über 1000° C und hält daher die mit Bunsenbrennern erreichbaren Gemischtemperaturen im Dauerbetrieb ohne weiteres aus.
  • Um die Infrarotstrahlung des Strahlungsbrenners mit günstigsten Emissionsverhältnissen zu erreichen, ist es zweckmäßig, aber nicht immer erforderlich, dem Quarzschmelzfluß geeignete Stoffe zuzusetzen, um den Quarzfasergemengen eine Dunkelfärbung zu geben, so daß sich die Strahlungsverhältnisse denen des schwarzen Strahlungskörpers nähern Der erfindungsgemäße Strahlungsbrenner unterscheidet sich von Strahlungsbrennern mit einer Keramikplatte dadurch wesentlich, daß brennbare Gemische bei der Berührung mit den hochglühenden Quarz-Feinstfasern nicht zur Entfiammung gebracht werden können. Die neuen Strahlungsbrenner lassen sich daher ohne weiteres auch für Brand- und explosionsgefährdete Räume verwenden. Weder Stadtgas, Propangas, Butangas, Methangas noch Benzol-Benzin-Spiritus-Lacklösungsdämpfe usw. entflammen bei Berührung mit dem glühenden Vlies, ganz gleich in welchem Mischungsverhältnis diese Gase oder Dämpfe sich mit atmosphärischer Luft befinden.
  • Das Quarzfasergemenge wird zweckmäßig auf eine dünne, gasdurchlässige und dem Gemischdurchgang keinen nennenswerten Widerstand bietende Schicht aus einem hitzebeständigen Fasermaterial gelegt, die zwischen zwei Metalldrahtgeflechte gepackt ist. Diese Unterlage ruht zweckmäßig auf einem grobmaschigen starken Drahtgewebe. Ein Gehäuse aus Gußeisen oder gepreßtem Blech od. dgl. bildet die bekannte Gemischkammer, in die der bunsenbrennartige Luftinjektor das Gemisch hineinbefördert.
  • Das Quarzfasergemenge wird an der Oberfläche durch ein weitmaschiges Gitter aus hochhitzebeständigem Draht von geringer Stärke festgehalten. Ein Abdichten durch Verkitten des Umfanges ist infolge des kaum merklichen Druckunterschiedes bei der an sich geringen Schichtstärke überflüssig. Die Vorteile der Erfindung sind im Vergleich zu den bekannten Keramikplatten-Brennem nachfolgend kurz zusammengefaßt: 1. Absolute Rückschlagsicherheit, da das in den Brenner eintretende Gemisch im Gegensatz zu den Plattenbrennern an den glühenden Quarzfasern nicht von selbst gezündet wird.
  • 2. Gegen die glühende Schicht gerichtete Luftströme vermögen den Brenner nicht auszulöschen oder die Wärmestrahlung ungünstig zu beeinflussen oder einen Rückschlag hervorzurufen.
  • 3. Die Gemischmenge oder Wärmeleistung kann so weit gedrosselt werden, bis an den Luftöffnungen des Bunsenbrenners Gemisch austritt, d. i. eine Drosselung des Brenners bis etwa auf ein Zehntel der maximalen Wärmeleistung.
  • 4. Die Inbetriebnahme läßt sich nicht nur durch Zündung des aus der kalten Schicht austretenden Gemisches in wenigen Sekunden ermöglichen, sondern es kann auch im Gegensatz zu den Keramikbrennern ohne jede Flamme in Betrieb gesetzt werden. Zu diesem Zweck wird in die Quarzfasermasse ein geeigneter Heizdrahtwiderstand eingebettet und mit einer Schwachstromquelle verbunden. Der katalytisch belegte Teil der Quarzfasern gelangt infolge der geringen Masse bereits bei schwacher Heizdrahterwärmung zum Erglühen. Der Heizstrom kann nach wenigen Sekunden ausgeschaltet werden, da sich die Glut mit großer Geschwindigkeit durch die ganze Masse der Quarzfaserschicht ausbreitet.
  • 5. Der kaum meßbare Durchgangswiderstand für das Gemisch gestattet dem Bunsenbrenner, eine so große Luftmenge anzusaugen, wie dies bei gasdurchströmten Plattenbrennern niemals der Fall sein kann.
  • In den Abb. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Strahlungsbrenners im Schnitt bzw. in einer Ansicht senkrecht hierzu dargestellt, und zwar für den Betrieb mit einem Brenngas-Luft-Gemisch, während die Schemazeichnung Abb. 3 einen Strahlungsbrenner in Verbindung mit einer Verdampfungskammer für flüssige Brennstoffe, wie Benzin, Benzol, Spiritus u. dgl., wiedergibt.
  • Das elastische Quarzfasergemenge von rechteckiger Form (vgl. Abb. 1 und 2) besteht aus den zwei einander berührenden Schichten 1 und 2, von denen die obere Sicht 2 mit dem Katalysator belegt ist. Die erforderliche Unterlage des elastischen Quarzfasergemenges besteht aus der dünnen Schicht 3 eines geeigneten Faserstoffes, der zwischen den zwei feinmaschigen Metallgeweben 4 eingepackt ist. Auf dem starren Drahtgeflecht 5 liegt das ganze Schichtsystem. Zur Vereinfachung der Herstellung kann auch an Stelle der beiden Einzelschichten 1 und 2 eine gemeinsame Schicht von entsprechend größerer Dicke verwendet werden, die einheitlich mit dem Katalysator belegt ist.
  • An einem Rahmen 6 sind in Löchern 7 dünne hochhitzbeständige Drähte S eingefädelt, so daß sie ein die Schichten festhaltendes Gitter bilden. Über das Ganze kann erforderlichenfalls ein punktiert angedeuteter Schutzkorb 9 aus grobem, weitmaschigem Drahtgeflecht angeordnet sein. Der Bunsenbrenner mit Brennstoffdüse 10, Luftansaugöffnungen 11 und Mischdüse 12 kann in das Gehäuse 13, d. h. in die Gemischkammer mündend, eingesetzt sein, oder es kann ein gemeinsamer Bunsenbrenner für eine bestimmte Anzahl Glühbrenner verwendet werden.
  • Abb. 3 zeigt einen Strahlungsbrenner von runder Form, der in dem Gehäusering 12 eingesetzt ist und z. B. von einer Kochplatte 13 überdeckt sein kann.
  • Der Gehäusering bildet zusammen mit dem oberen Boden eines Verdampfungsbehälters 15 für flüssige Brennstoffe die Gemischkammer, in der die Schichten 1, 2 des Quarzfasergemenges eingesetzt sind. Die Betriebswärme des Strahlungsbrenners überträgt sich in bekannter Weise auf den von Watte und Dochten aufgesaugten flüssigen Brennstoff im Behälter 15, der dann entsprechend verdampft und mit dem erforderlichen Überdruck als Dampf der Brennstoffdüse des Bunsenbrenners zugeführt wird. Das darin erzeugte Luft-Dampf-Gemisch gelangt dann über die Gemischkammer in die Schichten des Quarzfasergemenges. Zur Inbetriebsetzung eines solchen Brenners kann in bekannter Weise mittels Luftpumpe 16 Gemisch durch Injektor und Schicht gedrückt und oberhalb der letzteren gezündet werden. Nach dem Verschwinden der Flamme ist der Strahlungsbrenner in Betrieb. Andere Ausführungen von Verdampfungsbehältern mit der Gemischkammer sind natürlich möglich.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Flammenloser Strahlungsbrenner, bei dem durch Verbrennung eines Gas-Luft-Gemisches innerhalb eines flächenhaften Glühkörpers eine Strahlungen, insbesondere Infrarotstrahlen, aussendende Oberfläche entsteht und bei dem dem Glühkörper eine Mischkammer für das Gas-Luft-Gemisch vorgeschaltet ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Glühkörper aus einer oder mehreren Schichten von filzartig oder vliesartig aufgebauten Quarzfasermengen besteht.
  2. 2. Strahlungsbrenner nach Anspruch 1, daduich gekennzeichnet, daß der Glühkörper zwei Schichten (1, 2) Quarzfasermenge aufweist, dessen äußere (2) mit einem Verbrennungs-Katalysator versetzt ist.
  3. 3. Strahlungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an der Innenseite des Glühkörpers anliegende dünne Schicht (3) aus einem hitzebeständigen Fasermaterial, die zwischen zwei Metalldrahtgeflechte gepackt ist.
  4. 4. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper insgesamt mit einem weitmaschigen Drahtgefllecht umgeben ist.
  5. 5. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzfasern aus einem Quarzschmelzfluß hergestellt sind, der Zusätze von die Wellenlänge der Infrarotstrahlung beeinflussenden Stoffen, z. B. Metallsilikate oder -oxyde, enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 218 998, 251567, 333 905, 505 043, 521390, 615 427; französische Patentschriften Nr. 340 044, 479 437; USA.-Patentschrift Nr. 2 362 972.
DEW15299A 1954-11-12 1954-11-12 Flammenloser Strahlungsbrenner mit einer Strahlungen, insbesondere Infrarotstrahlen,aussendenden Oberflaeche Pending DE1114759B (de)

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DE1679204B1 (de) * 1966-10-17 1972-04-27 Kanekichi Hayashi Gaskochherd mit flammenlosen strahlungsbrennern

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