DE112008003467T5

DE112008003467T5 - Dämpfen eines Verbrennungsgeräusches von vorgemischten Flammen

Info

Publication number: DE112008003467T5
Application number: DE112008003467T
Authority: DE
Inventors: Mark A. Saint Paul STROBEL; Michael J. Golden Ulsh; Melvyn C. Boulder Branch; Domingo Medina; James Pezzuto
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2011-01-13
Also published as: US20090162802A1; KR101615778B1; US7635264B2; CN101946127A; BRPI0819491A2; JP2011511239A; CN101946127B; KR20100106488A; WO2009085595A2; JP5504170B2; WO2009085595A3

Abstract

Verfahren zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer Flamme, welche an einem oder mehreren Mündungen eines Brenners unterhalten wird, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Temperaturgefälles zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort, wobei der erste Ort in einer Flamme oder direkt angrenzend an eine vordere Kante der Flamme ist, und der zweite Ort in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung ist, welche die Flamme erzeugt, wodurch Geräuscheigenschaften der Flamme durch Steuern des Temperaturgefälles geändert werden.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Ändern von Geräuscheigenschaften, und insbesondere betrifft sie Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Ändern von Geräuscheigenschaften durch Dämpfen eines Verbrennungsgeräusches, welches durch vorgemischte Flammen entsteht.
Durch Verbrennung hervorgerufene Oszillationen sind eine Form von Verbrennungsinstabilität, welche typischerweise in vorgemischten Flammen auftritt. Eine solche Instabilität tritt normalerweise in der Form von Geräusch auf, wie zum Beispiel einem Heulen. Heulen wird allgemein als unakzeptables Geräusch betrachtet, welches gewöhnlicherweise in einem Bereich von 100–1000 Hz und bei Intensitäten von bis zu 120 dB auftritt.
Heulen kann vorübergehend oder kontinuierlich sein. Typischerweise tritt vorübergehendes Heulen beim zünden der Flamme auf und verschwindet nach einer relativ kurzen Zeit (zum Beispiel einigen Sekunden oder Minuten). Vorübergehendes Heulen kann als unakzeptabel betrachtet werden. Im Gegensatz dazu kann kontinuierliches Heulen andauern, solange der Brenner in Betrieb ist. Kontinuierliches Heulen wird als weitaus unakzeptabler betrachtet. Es gibt wenig bekanntes Wissen, welches die Arten von Verbrennungsoszillation erklärt, welche ein Heulen, insbesondere bei Bandbrennern der industriellen Art, verursacht.
Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von Betriebszuständen zur Bildung von Heulen beitragen kann. Beispielsweise kann jede spezifische Brenneranordnung einen Bereich von Betriebszuständen aufweisen, in welchen Verbrennungsoszillationen, welche das Heulen hervorrufen, auftreten können. In dieser Hinsicht sind einige wichtige Variablen, welche einen Einfluss auf diesen Bereich von Betriebszuständen haben können, die Flammenkraft (das heißt Brennstoffart und die Flussrate davon) und der Brenner-zu-Gegendruckwalze-Abstand (das heißt „Brennerabstand”). Nachteilig ist, dass die Betriebszustände, bei denen Verbrennungsoszillationen auftreten können, für einige Brenner die sind, welche eine optimale Brenner-Leistung bereitstellen.
Wie bereits erwähnt, steuert die Flammenstabilität die Bildung von Verbrennungsgeräusch. Stabilere Flammen weisen geringere Tendenzen auf, hörbare Oszillationen zu erzeugen. Ein Vorheizen der brennbaren Mischung, welche in die Brennermündungen eintritt, tendiert dazu, die Flamme am Unterhaltungspunkt an den Bändern zu stabilisieren. Fluktuationen in der Unterhaltung der Flamme am Band initiiert eine Druckwelle, welche die Bildung von Verbrennungsgeräusch ermöglicht. Andererseits bewirkt ein Auftreffen einer Flamme auf der Kühlwalzenoberfläche ein Intensivieren einer Druckwelle, wodurch die Neigung erhöht wird, das Verbrennungsgeräusch zu bilden und/oder zu intensivieren. Überdies werden im Zusammenhang mit Sauerstoff-angereicherten Flammen die laminare Flammgeschwindigkeit und Flammtemperaturen in großem Maße erhöht, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Heulens heraufgesetzt ist. Im Ergebnis stellen Sauerstoffangereicherte Flammen den anspruchsvollsten Zustand für die Eliminierung von Verbrennungsinstabilität, der man bei Bandbrennern begegnet.
Ohne die Fähigkeit, unakzeptable Geräusche zu steuern, welche dem Betrieb von Brennern, wie zum Beispiel Bandbrennern, zuzuordnen sind, kann eine relativ ungesunde und unangenehme Arbeitsumgebung vorherrschen. Während bekannte Lösungsversuche unternommen wurden, um Verbrennungsgeräusche durch Verbessern der Flammstabilität von Brennern zu dämpfen, werden nichtsdestotrotz fortlaufende Anstrengungen unternommen, um bekannte Techniken zu verbessern.
Zusammenfassung
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer Flamme bereitgestellt, welche an einem oder mehreren Mündungen eines Brenners unterhalten wird. Das Verfahren umfasst: Steuern eines Temperaturgefälles zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort, wobei der erste Ort in einer Flamme oder angrenzend an eine führende Kante der Flamme ist, und der zweite Ort in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung ist, welche die Flamme erzeugt, wodurch Geräuscheigenschaften der Flamme durch Steuern des Temperaturgefälles verändert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Dämpfen eines Geräusches von vorgemischten Flammen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Steuern des Temperaturgefälles einer vorgemischten Flamme, welche an wenigstens einer Mündung eines Brenners unterhalten wird, wobei das Temperaturgefälle zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort bestimmt wird, wobei der erste Ort in der vorgemischten Flamme oder direkt angrenzend an eine führende Kante der Flamme ist, und der zweite Ort in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung ist, welche die vorgemischte Flamme erzeugt, so dass das Temperaturgefälle zwischen dem ersten und dem zweiten Ort reduziert wird, wodurch das Geräusch der an der einen Mündung unterhaltenen vorgemischten Flamme abgeschwächt wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Erzeugen einer vorgemischten Flamme von einer Brennermündung, welche durch einen oder mehrere Durchgangswege in einem Brennerkörper definiert ist; und Heizen von ausgewählten Durchgangswegen zu einem Ausmaß, so dass das Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme abgeschwächt wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Korrigieren des Vorhandenseins eines unerwünschten Geräuschs von vorgemischten Flammen von einem oder mehreren Brennermündungen bereitgestellt, welche durch einen oder mehrere Durchgangswege in einem Brennerkörper definiert sind. Das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Geräuschniveaus der vorgemischten Flammen; Bestimmen der Temperatur von ausgewählten Durchgangswegen des einen oder der mehreren Durchgangswege, welchen ein Geräuschniveau zuzuordnen ist; und Anpassen der Temperatur des einen oder der mehreren Durchgangswege zu einem Ausmaß, so dass das Verbrennungsgeräuschniveau der vorgemischten Flamme abgeschwächt bzw. gedämpft wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer Flamme bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung zu einer Mündung strömt, an welcher eine Flamme unterhalten ist. Der Brennerkörper umfasst wenigstens ein Element, welches die Temperatur eines unverbrannten Abschnitts der Mischung relativ zu einem verbrannten Abschnitt des Brennstoffes ändert, um so ein Temperaturgefälle zwischen dem unverbrannten und verbrannten Abschnitt zu ändern, wodurch die Geräuscheigenschaft der Flamme geändert ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Geräuscheigenschaft einer Flamme bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung zu einer Mündung strömt, an welcher eine Flamme unterhalten ist, wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches die Temperatur eines unverbrannten Abschnitts der Mischung relativ zu einem verbrannten Abschnitt des Brennstoffes erhöht, um so ein Temperaturgefälle zwischen dem unverbrannten und verbrannten Abschnitt zu reduzieren, wodurch eine Geräuscheigenschaft der Flamme erniedrigt ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, welche zu einer Mündung führt, an welcher eine vorgemischte Flamme unterhalten ist; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit und einem Abschnitt hergestellt ist, welcher eine Länge des wenigstens einen Durchgangswegs definiert, so dass durch wenigstens die vorgemischte Flamme erzeugte passive Hitze den einen Durchgangsweg zu einem Ausmaß erhitzt, so dass die Verbrennungsgeräusche einer vorgemischten Flamme gedämpft sind.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, welche zu einer Mündung führt, an welchem eine vorgemischte Flamme unterhalten ist; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches zum aktiven Heizen des einen Durchgangswegs zu einem Ausmaß betreibbar ist, so dass die Verbrennungsgeräusche der vorgemischten Flamme gedämpft sind.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Flammperforieren einer Folie bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst: Ein Gestell; eine Trägerfläche, welche an dem Gestell zum Halten der zu perforierenden Folie angebracht ist; ein Brenner, welcher an dem Gestell gegenüber der Trägerfläche befestigt ist, wobei der Brenner eine durch Verbrennung eines Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung erzeugte vorgemischte Flamme unterhält; ein mit dem Brenner verbundenes Brennerrohr; und eine mit dem Brennerrohr gekoppelte Quelle für die Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung; wobei der Brenner einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg umfasst, durch welchen die Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, welche zu einer Mündung führt, an welcher eine vorgemischte Flamme unterhalten ist; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit und einem Abschnitt hergestellt ist, welcher eine Länge des wenigstens einen Durchgangsweges definiert, so dass durch wenigstens die vorgemischte Flamme erzeugte passive Hitze den einen Durchgangsweg zu einem Ausmaß erhitzt, so dass die Verbrennungsgeräusche einer vorgemischten Flamme gedämpft sind.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gas-Bandbrenner bereitgestellt, welcher eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen und gewellten Bändern umfasst, welche Reihen von Mündungen definieren, wobei die Verbesserung umfasst, dass die Bänder die Reihen von Mündungen mit einer Tiefe in einem Bereich von etwa 1,5 cm oder mehr definieren.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden Verbesserungen in einem Verfahren zum Anwenden von Hitze an einem Gegenstand in einer Vorrichtung bereitgestellt, um eine Funktion an dem Gegenstand durch wenigstens eine vorgemischte Flamme erzeugte Hitze auszuführen, wobei die Flamme von einem mit der Vorrichtung gekoppelten Bandbrenner bereitgestellt ist, wobei der Bandbrenner wenigstens einen Durchgangsweg umfasst, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung hin zu einer Mündung strömt, an welcher die vorgemischte Flamme unterhalten ist, wobei die Verbesserung umfasst: Heizen des einen Durchgangsweges zu einem Ausmaß, dass ein Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme gedämpft ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die an dem Gegenstand ausgeführte Funktion aus einer Gruppe bestehend aus Heizen, Behandeln, Trocknen, Perforieren, Prägen, Reinigen, Ausglühen, Abdichten, Laminieren, Sterilisieren, Abflammen, Backen, Verdampfen, Markieren, Modifizieren der Oberfläche eines Materials sowie jeder Kombination davon.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden Verbesserungen in einem System bereitgestellt, umfassend: Eine Vorrichtung einschließlich einer Heizkammer zum Ausführen einer Funktion an dem Gegenstand durch wenigstens eine vorgemischte Flamme erzeugte Hitze; und einen mit der Heizvorrichtung gekoppelten Bandbrenner, wobei der Bandbrenner wenigstens einen Durchgangsweg umfasst, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung hin zu einer Mündung strömt, an welcher die vorgemischte Flamme unterhalten ist, wobei die Verbesserung umfasst: Ein Element in dem Bandbrenner, welches Hitze zum Aufheizen des Durchgangsweges zu einem Ausmaß erzeugt, so dass ein Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme gedämpft ist.
Heulen ist ein Ausdruck, welcher eine selbst aufrechterhaltene Verbrennungsinstabilität oder – oszillation bedeutet, welche sich als ein 100–1000 Hz Geräusch mit einer Intensität von bis zu 120 dB offenbart.
Offene Flamme ist ein Ausdruck, welcher sich auf eine Flamme in einer Umgebung und nicht in einem Gehäuse bezieht.
Vorgemischte Flamme bedeutet eine aus der Verbrennung eines Brennstoff-/Oxidationsmittel-Gemisches resultierende Flamme, welche vor der Verbrennung sorgfältig oder durchgängig gemischt wurde.
Flammkraft ist das Produkt aus dem pro Zeiteinheit verbrannten Brennstoffvolumen und dem Wärmegehalt des Brennstoffes.
Brennerspalt (burner gap) ist der Brennerfläche-zu-Gegendruckwalze-Abstand in einem Flammbehandler, Perforierer oder einer anderen Flammvorrichtung.
Flammen-Äquivalenz-Verhältnis bedeutet das stöchiometrische Oxidationsmittel-Brennstoff-Verhältnis geteilt durch das tatsächliche Oxidationsmittel:Brennstoff-Verhältnis, wobei das stöchiometrische Verhältnis das genaue Verhältnis von Oxidationsmittel zu Brennstoff ist, welches für eine vollständige Verbrennung benötigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht einer Flammperforier-Vorrichtung, welche Aspekte der vorliegenden Offenbarung umfasst.
2 ist eine Vorderansicht der Flammperforier-Vorrichtung aus 1 mit zwei der Leitwalzen und einem Motor, welcher aus Übersichtlichkeitsgründen entfernt ist, und der mit gestrichelten Linien gezeigten Gegendruckwalze.
3 ist eine vergrößerte Ansicht der Bänder des Brenners der Flammperforier-Vorrichtung wie in 2 dargestellt.
4 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 1 einschließlich der Folie entlang eines Folienwegs in der Vorrichtung.
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Bandbrenners zur Verwendung von Geräuschreduzierung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung
1–5 stellen eine Flammperforier-Vorrichtung 10 dar, in welcher das Verfahren, System und Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Es wird bevorzugt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf den Zusammenhang mit einer Flammperforier-Vorrichtung 10 beschränkt ist. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung die Steuerung von Verbrennungsgeräuschen, einschließlich der Dämpfung von Verbrennungsgeräuschen, von vorgemischten Flammen in breitem Umfang umfassen, wie es aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird. Die Steuerung von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen kann in zahlreichen Umständen von Vorteil sein, wie zum Beispiel, ohne Beschränkung, Modifizieren der Oberfläche von Gegenständen einschließlich Plastik, Heizen, Behandeln, Trocknen, Perforieren, Prägen, Reinigen, Aufheizen, Abdichten, Laminieren, Sterilisieren, Abflammen, Backen, Verdampfen, Markieren und jede Kombination davon.
Die Flammperforier-Vorrichtung 10 ist zum Bilden von Perforationen betreibbar, welche in einem Fischgrätenmuster (nicht dargestellt) angeordnet sind, um sowohl in der Längs- oder Maschinen-Richtung (MD) als auch der Quer- oder Transversal-Richtung (TD) einer Plastikfolie vergleichbare Reiß-Eigenschaften bereitzustellen. Lediglich die in 1–5 dargestellten Aspekte der Flammperforier-Vorrichtung 10 sind hierin beschrieben. Für eine vollständigere Beschreibung der Flammperforier-Vorrichtung 10 wird auf US-Patent Nr. 7,037,100 hingewiesen, welches für einige der Erfinder der vorliegenden Anmeldung erteilt ist und auf welches Patent hier vollständig Bezug genommen wird. Es wird bevorzugt, dass diese Aspekte des zuletzt erwähnten Patents, welche mit der vorliegenden Offenbarung zusammenwirken, hierin beschrieben werden. In 5 ist eine Darstellung eines Verfahrens, Systems und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung gegeben, welche von einer Verbrennung stammende Geräusche reduziert oder eliminiert.
1–5 sind Darstellungen einer bevorzugten Vorrichtung zum Herstellen von flammperforierten Folien, welche die Aspekte der vorliegenden Offenbarung verkörpert. 1 stellt eine Seitenansicht der Flammperforier-Vorrichtung 10 dar. 2 stellt eine Vorderansicht der Flammperforier-Vorrichtung mit der in gestrichelten Linien gezeigten Gegendruckwalze 14 dar, sowie mit den Leitwalzen 55, 38 und dem Motor 16, welcher aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt ist.
1 und 2 zeigen, dass die Flammperforier-Vorrichtung 10 ein Gestell 12 umfasst. Das Gestell 12 umfasst einen oberen Abschnitt 12a und einen unteren Abschnitt 12b. Die Flammperforier-Vorrichtung 10 umfasst eine Gegenvorrichtung oder Walze 14 mit einer äußeren Folienträgerfläche 15. Die Folienträgerfläche 15 umfasst typischerweise ein Muster von vertieften Abschnitten 90, welches in gestrichelten Linien gezeigt ist. Diese vertieften Abschnitte 90 und die Abschnitte der Folienträgerfläche 15 zwischen den vertieften Abschnitten 90 bilden gemeinsam die Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14. Die vertieften Abschnitte 90 bilden ein Muster von Einkerbungen in der Folienträgerfläche 15. Die vertieften Abschnitte 90 können eine Mehrzahl von eingedrückten oder zurückgesetzten Abschnitten oder eine Mehrzahl von Einkerbungen entlang der Folienträgerfläche 15 sein. Diese vertieften Abschnitte 90 sind typischerweise in die Folienträgerfläche 15 geätzt. Alternativ kann das Muster der vertieften Abschnitte 90 in die Folienträgerfläche 15 gebohrt, abgetragen oder graviert sein.
Vorzugsweise ist die Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 relativ zu der Raumtemperatur um die Flammperforier-Vorrichtung 10 herum temperaturgesteuert. Vorzugsweise wird die Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 gekühlt, indem gekühltes Wasser in den Einlassabschnitt 56a der hohlen Welle 56, in die Gegendruckwalze 14 und aus dem Auslassabschnitt 56b der hohlen Welle 56 bereitgestellt wird. Die Gegendruckwalze 14 rotiert um ihre Achse 13. Die Flammperforier-Vorrichtung 10 umfasst einen Motor 16, der an dem unteren Abschnitt 12b des Gestells befestigt ist.
Die Flammperforier-Vorrichtung 10 umfasst einen Brenner 36 und dessen damit verbundene Brennerrohrleitungen 38. Der Brenner 36 und die Brennerrohrleitungen 38 sind am oberen Abschnitt 12a des Gestells 12 mit Brennerhaltern 35 befestigt. Die Brennerhalter 35 können sich um Drehlagerpunkte 37 mittels eines Stellglieds 48 drehen, wodurch der Brenner 36 relativ zu der Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 bewegt wird. Die Halter 35 können mittels des Stellglieds 48 um ihre Achse gedreht werden, wodurch der Brenner 36 in einem gewünschten Abstand entweder angrenzend an die oder entfernt von der Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 angeordnet ist, wie nachstehend ausführlicher unter Bezug auf die 4 und 5 erläutert wird. Der Brenner 36 umfasst einen Gasrohrbereich 38 an jedem Ende, um den Brenner 36 mit Gas zu versorgen.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Flammperforier-Vorrichtung 10 eine Vorerwärmwalze 20, welche am unteren Abschnitt 12b des Gestells 12 befestigt ist. Die Vorwärmwalze 20 umfasst eine äußere Walzenschicht 22. Die äußere Walzenschicht 22 umfasst eine äußere Oberfläche 24. Vorzugsweise ist die Vorerwärmwalze 20 eine Anpresswalze, welche gegenüber der Gegendruckwalze 14 angebracht sein kann, so dass sie die Folie zwischen der Anpresswalze 20 und Gegendruckwalze 14 einklemmt. Die Anpresswalze 20 dreht sich frei um ihre Welle 60 und ist an Walzenhaltern 62 befestigt.
Die Flammperforier-Vorrichtung 10 kann eine temperaturgesteuerte Abschirmung 26 umfassen, welche an der Anpresswalze mit Klammern 66 befestigt ist, um eine Baueinheit zu bilden. Die temperaturgesteuerte Abschirmung 26 umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von wassergekühlten Rohren 28. Vorzugsweise ist die temperaturgesteuerte Abschirmung 26 zwischen dem Brenner 26 und der Anpresswalze 20 angeordnet. In dieser Position schützt die Abschirmung 26 die Anpresswalze 20 teilweise vor der von dem Brenner 36 erzeugten Hitze, und kann daher verwendet werden, um die Temperatur der äußeren Oberfläche 24 der Andruckwalze 20 zu steuern. Die Flammperforier-Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine erste Leitwalze 54, eine zweite Leitwalze 55 sowie eine dritte Leitwalze 58, welche an dem unteren Abschnitt 12b des Gestells 12 angebracht sind. Jede Leitwalze 54, 55, 58 umfasst ihre eigene Welle und die Leitwalzen können frei um ihre Wellen rotieren.
3 zeigt eine detaillierte Längsansicht eines Abschnitts des Brenners 36, welcher zur Bildung eines Heizsystems in der Vorrichtung 10 der 1 verwendbar ist, und zwar zum Zwecke der Abschwächung von Geräusch, welches einer Flamm-Instabilität von vorgemischten Flammen zuzuordnen ist, welche an dem Brenner unterhalten sind, wenn sie ihre Perforier-Funktionen an der Folie 70 ausführen. Wie detaillierter mit Bezug auf 5 beschrieben wird, umfasst der Brenner 36 eine Bandbrennerkopf-Anordnung 500, welche ähnlich zu der Art ist, welche kommerziell erhältlich ist von Flynn Burner, New Rochelle, NY. Die Bandbrennerkopf-Anordnung 500 wurde in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung verbessert, wie ausführlich in Bezug auf 5 beschrieben wird. Im Wesentlichen umfasst die Bandbrennerkopf-Anordnung 500 einen Stapel von länglichen und durchgehend gewellten Edelstahlbändern 502 mit demselben Aufbau, welche in geeigneter Weise miteinander verbunden sind (zum Beispiel durch Schweißen) und zwischen Platten 503 angeordnet sind. Die Bandbrennerkopf-Anordnung 500 ist darauf zugerichtet, eine interne Kammer 504 (5) in unterstützender Weise zu definieren, in welche eine Mischung aus unter Druck stehender Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff eingeleitet wird. Ein Mischer (nicht dargestellt) mischt die Luft und den gasförmigen Brennstoff bevor die Gase in die Kammer 504 gelangen. Diese Mischung tritt aus einer Mehrzahl von Mündungen 510a–n (zusammen 510) aus. Die Mündungen 510 sind an einem Ende von entsprechenden Durchgangswegen 512a–n (zusammen 512) angeordnet, welche durch die gestapelten Bänder 502 gebildet werden. Durch Zünden der ausgestoßenen Mischung wird eine vorgemischte Flamme 520 von im Wesentlichen gleichförmiger Intensität aus jeder Mündung 510 ausgestoßen. Die Bandbrennerkopf-Anordnung 500 kann eine Vielzahl von Größen aufweisen, wie zum Beispiel mit einer einzelnen Reihe von Mündungen hin zu mehrfach abgestuften Reihen, wie zum Beispiel ein sogenannter acht-mündiger (das heißt acht Reihen) Brenner. In der Flammperforier-Vorrichtung 10 kann ein acht-mündiger Brenner verwendet werden. Die Länge der Bandbrennerkopf-Anordnung kann in Abhängigkeit von der Breite der Folie 70 oder des zu behandelnden Gegenstands variieren. In dieser Ausführungsform ist die Bandbrennerkopf-Anordnung 500 etwa 30 cm (12 Zoll) lang. Bei Brennern dieser Art ist die Tiefe dargestellt durch den Buchstaben „A” (5) der Bandbrennerkopf-Anordnung 500. Die Tiefe kann variieren, um die Hitze in den Durchgangswegen zu steuern und dadurch das Geräusch abzuschwächen. Es wird daher bevorzugt, dass die Längen der Durchgangswege 512 durch die Tiefe der Bandbrennerkopf-Anordnung definiert sind. Als solche sind die Durchgangsweg-Längen im Wesentlichen gleich.
In dieser Ausführungsform wird ein Bandbrenner vorzugsweise für Flammenperforation von Polymerfolien verwendet, jedoch können andere Arten von Brennern, wie zum Beispiel Brenner mit gebohrter Mündung oder Schlitz-Brenner, ebenso verwendet werden. Die Brenner können eine Vielzahl von Funktionen an Gegenständen ausführen, welche umfassen, aber nicht beschränkt sind auf, das Modifizieren von Oberflächen von Gegenständen einschließlich Plastik, Behandeln, Trocknen, Perforieren, Prägen, Reinigen, Ausglühen, Abdichten, Laminieren, Sterilisieren, Abflammen, Backen, Verdampfen, Markieren und jede Kombination davon.
4 veranschaulicht den Weg, auf dem sich die Folie durch die Flammperforier-Vorrichtung 10 bewegt, und ein beispielhaftes Verfahren zum Flammperforieren von Folien. Die Folie 70 umfasst eine erste Seite 72 und eine zweite Seite 74, die der ersten Seite 72 gegenüberliegt. Die Folie bewegt sich in die Vorrichtung 10 hinein und um die erste Leitwalze 54 herum. Die Temperatur der äußeren Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 kann durch die Temperatur des Wassers gesteuert werden, das durch die Gegendruckwalze 14 durch Welle 56 fließt. Die Temperatur der äußeren Folienträgerfläche 15 kann in Abhängigkeit von seiner Nähe zum Brenner 36 variieren, der eine große Menge an Hitze aus seinen Flammen erzeugt. Außerdem hängt die Temperatur der Folienträgerfläche 15 von dem Material der Folienträgerfläche 15 ab. Wie festgestellt wurde, ist das Flammperforier-Verfahren der vorliegenden Offenbarung umfassender in US-Patent Nr. 7,037,100 beschrieben.
An der Stelle zwischen der Vorerwärmwalze 20 und der Gegendruckwalze 14 erwärmt die Vorerwärmwalze die erste Seite 72 der Folie 70 vor dem Kontakt der Folie mit der Flamme des Brenners vor. Die Temperatur der Vorerwärmwalze 20 hilft beim Beseitigen von Falten oder anderen Defekten in der Folie bei dem Flammperforier-Schritt.
In dem Flammperforier-Schritt fährt die Gegendruckwalze 14 fort, sich zu drehen, wodurch die Folie 70 zwischen Brenner 36 und Gegendruckwalze 14 bewegt wird. Dieser besondere Schritt ist sowohl in 5 als auch in 4 dargestellt. Wenn die Folie 70 in Kontakt mit den Flammen des Brenners 36 kommt, werden die Abschnitte der Folie, welche direkt von der gekühlten Metallträgerfläche getragen werden, nicht perforiert, da die Hitze der Flammen durch das Folienmaterial hindurchtritt und sofort durch das kalte Metall der Gegendruckwalze 14, aufgrund der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit des Metalls, von der Folie abgeführt. Jedoch ist hinter denjenigen Abschnitten des Folienmaterials, welche die geätzten Einkerbungen oder vertieften Abschnitte 90 des gekühlten Trägermaterials bedecken, eine Luftblase eingeschlossen. Die Wärmeleitfähigkeit der Luft, welche in den Einkerbungen eingeschlossen ist, ist viel kleiner als diejenige des umgebenden Metalls und folglich wird die Wärme nicht von der Folie weggeleitet. Die Abschnitte der Folie, die über den Einkerbungen liegen, schmelzen dann und werden perforiert. Als Folge entsprechen die Perforationen, die in der Folie 70 erzeugt werden, im Allgemeinen der Form der vertieften Abschnitte 90.
Nachdem der Brenner 36 die Folie flammperforiert hat, dreht sich die Gegendruckwalze 14 weiter, bis die Folie 70 schließlich von der Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 durch die Leitwalze 55 abgehoben wird. Von dort wird die flammperforierte Folie 70 von einer anderen angetriebenen Walze (nicht dargestellt) um Leitwalze 58 herumgezogen.
5 zeigt in schematischer Weise andere Aspekte der Flammperforier-Vorrichtung 10, in welcher der verbesserte Brenner der vorliegenden Offenbarung verwendet wird. 5 zeigt die Anordnung der vorgemischten Flammen 520 relativ zu der Folienträgerfläche 15 der Gegendruckwalze 14 während des Flammperforierschritts. In 5 befindet sich der Brenner 26 in einem gewissen Abstand relativ zu der Gegendruckwalze 14, kann jedoch näher an der Gegendruckwalze 14 angeordnet sein. Der relative Abstand zwischen dem Brenner 36 und der Gegendruckwalze 14 kann mittels der Brennerhalter 35 und dem Stellglied 48 eingestellt werden, wie oben in US-Patent Nr. 7,037,100 erläutert ist. Jede Flamme ist ein von dem Brenner unterhaltender leuchtender Kegel, welcher vom Ursprung bis zur Spitze mit auf dem Fachgebiet bekannten Mitteln gemessen werden kann. Der Bandbrenner 36 kann eine Mehrzahl von Flammen aufweisen und vorzugsweise sind alle Spitzen an derselben Position relativ zum Brennergehäuse, und vorzugsweise gleichförmig in der Länge. Jedoch können die Flammenspitzen beispielsweise in Abhängigkeit von ungleichförmigen Band-Konfigurationen oder ungleichförmigen Gasstrom in die Bänder variieren. Zum Zwecke der Darstellung ist die Mehrzahl von Flammen durch eine Mehrzahl von Flammen 520 dargestellt.
In 5 sind die Flammen 520 weg von der Gegendruckwalze 14 angeordnet und treffen daher nicht auf die Folie 70 auf der Gegendruckwalze auf, wobei sie als eine „nichtauftreffende” Flamme definiert sind. In dieser Position kann die Flamme leicht im freien Raum von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich die vorliegende Offenbarung bezieht, abgemessen werden.
Vorzugsweise ist die Folie 70 ein polymeres Substrat. Das polymere Substrat kann jede Form aufweisen, die Perforieren mittels Flammen ermöglicht und schließt beispielsweise Folien, Bögen, poröse Materialien und Schäume ein. Typische polymere Substrate sind in dem zuletzt erwähnten Patent beschrieben.
Bezug wird nun auf 5 genommen, in welcher der Bandbrenner 36 einschließlich der verbesserten Bandbrennerkopf-Anordnung 500 der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist. Wie beschrieben wird, stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuscheigenschaften einer oder mehrerer Flammen 520 bereit, welche an einer oder mehreren Mündungen 510 des Bandbrenners unterhalten werden. In einer beispielhaften Ausführungsform verlängert die vorliegende Offenbarung schließlich in bedeutsamer Weise die Durchgangswege 512 der Bandbrennerkopf-Anordnung 500 über das normale Maß hinaus. Es wurde festgestellt, dass ein solcher Längenzuwachs das Heizen der brennbaren Mischung, welche in den Durchgangswegen 512 auftritt, erhöht. Somit steigert das erhöhte Durchgangsweg-Heizen das Ausmaß, indem ein Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme gedämpft wird. Dies kann teilweise eine Folge der verstärkten Flammenstabilität sein. Während ein Verlängern der Mündungslänge oder Tiefe diese Vorheiz-Temperatur in dem Durchgangsweg zu erhöhen scheint, wurde außerdem festgestellt, dass ein Vorheizen der Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung vor der Kammer 504 nicht wesentlich die Flammenstabilität verbessert. Die vorliegende Offenbarung stellt außerdem fest, dass die Hitze des Durchgangsweges passiv durch Erhöhen der Werte der thermischen Leitfähigkeit der Bänder relativ zu der von Edelstahlbändern erhöht werden kann, welche vorzugsweise in der sogenannten Standard-Bandbrennerkopf-Anordnung verwendet werden. Beispiele dieser Materialien mit erhöhten Werten von thermischer Leitfähigkeit oder Kombinationen davon umfassen Silber, Kupfer sowie Gold. Die Menge an Hitze, welche benötigt wird, um das Geräusch der vorgemischten Flammen zu unterdrücken oder abzuschwächen, hängt von dem verwendeten Bandbrenner und den anderen Betriebszuständen des Brenners ab. Das passive Heizen der Durchgangswege kann durch rückwärtige Hitzeleitung von der vorgemischten Flamme auftreten. Das passive Heizen kann außerdem durch Konvektions-Heizen von anderen vorgemischten Flammen des Brenners erzeugt werden. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die Durchgangswege aktiv geheizt werden können, wie zum Beispiel durch ein extern gesteuertes Heizelement, wie zum Beispiel eine Heizspule 550, welche in oder angrenzend an die Durchgangswege 512 angeordnet ist. Andere extern gesteuerte Heizlösungen können verwendet werden.
Beispiele

Die folgenden experimentellen Daten sind in den folgenden Tabellen 1–4 dargestellt. Diese Beispiele zeigen den dramatischen Effekt, den eine erhöhte Durchgangsweglänge, und damit erhöhte Temperatur der Durchgangswege der Bandbrennerkopf-Anordnung 500, auf ein Reduzieren der Geräuscheigenschaften der Flammen hat. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Tabellen 2–4 ausgewerteten Brenner sich primär in der Hinsicht unterscheiden, dass die Bandbrennerkopf-Anordnung eine unterschiedliche Länge (das heißt Durchgangsweglänge) für jede Mündung aufweist. Ein Schlüssel zu den Angabewerten, welche in den Tabellen 2–4 verwendet werden, ist wie folgt in Tabelle 1, wobei die numerischen Werte in der linken Spalte verschiedenen empirisch abgeleiteten Geräuschniveaus entsprechen, jedoch bezieht sich der Ausdruck „aussen” auf einen in Luft brennenden Brenner im Gegensatz zu einem Auftreffen auf der Gegendruckwalze: TABELLE 1

Aussen	Angebe, ob Brenner in Luft brennt, im Gegensatz zu Auftreffen gegen die Gegendruckwalze
0	Kern detektierbares Brennergeräusch
1,2	Akzeptierbares Brenner-”Pfeifen” oder sonstige schwache Verbrennungsresonanz, die als Heulen betrachtet werden kann
₃	Gennges klassisches Heulen, jedoch nicht übermäßig imitierend oder störend
4,5	Unakzeptables Heulen (keine normale Unterhaltung bei diesem Heulpegel möglich)
6	Übermäßiges lautes Heulen, das selbst mit beträchtlichem Hörschutz stört

Die jeder Bewertung gemeinsamen experimentellen Zustände waren: 1) eine 12-Zoll lange Bandbrennerkopf-Anordnung war in Aluminiumgehäusen angeordnet, welche auf 12–14°C wassergekühlt waren; 2) Die Brenner brannten gegen eine wassergekühlte verchromte Stahlgegendruckwalze, welche auf 25°C gehalten wurde und bei einer äquivalenten Zeilengeschwindigkeit von 50 m/min rotierte (keine Polymerfolie war auf der Oberfläche der Gegendruckwalze vorhanden); 3) Der Brennerspalt wurde von der Oberfläche des Aluminiumbrennergehäuses zu der Gegendruckwalzenoberfläche gemessen (der Abstand zwischen den zurückgesetzten Oberflächen der Bänder und der Gegendruckwalze ist 3 mm größer als dieser gemessene Brennerspalt); 4) Für jeden Datenpunkt wurde das Flammen-Äquivalenzverhältnis variiert von 0,90 zu 1,05 (das Äquivalenzverhältnis hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Tendenz der Brenner zu heulen); 5) Die gemessene Sauerstoffkonzentration ([O₂]) ist die volumetrische (molare) Konzentration von molekularem O₂ in dem Oxidiermittelstrom (welcher aus Luft und hinzugefügtem Sauerstoff besteht), nicht in der gesamt-brennbaren Mischung, welche außerdem den Brennstoff enthält. Beachte, dass die normale maximale Kapazität eines 8-mündigen Bandbrenners 20000 BTU/hr-in. der Brennerlänge (2300 W/cm) beträgt. TABELLE 2

Brennerfläche-zu-Walze-Abstand (mm)	12,500 Btu/hr-in. und weniger [O₂]= 21%	15,000 Btu/hr-in. [O₂] = 21%	18,300 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	20,000 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	12,500 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	15,000 Btu/hr-in. [O₂]= 27%	18,300 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	20,000 Btu/hr-in. [O₂] = 27%
8	1	1	stark auftreffend 1	stark auftreffend 1	6	6	3	3
10	1	1	2	2	6	6	3	3
15	1	1	3	4	5	5	4	4
Aussen	1	1	3	4	1	1	3	4

Die Daten von Tabelle 2 stellen ein Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik dar. Tabelle 2 zeigt Vergleichs-Testergebnisse unter Verwendung eines Flynn 8-mündigen Aluminiumbrenners mit einer Bandbrennerkopf-Anordnung mit 1,2 cm Bandtiefe. Diese Daten repräsentieren ein Vergleichsbeispiel des Standes der Technik. Diese Art von Brenner wird typischerweise in vielen Anwendungen verwendet, einschließlich der zum Perforieren von Polymerfolie. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass es mehrere Situationen gibt, in welchen übermäßig lautes Heulen („6”) mit einer solchen Bandbrennerkopf-Anordnung auftrat. Typischerweise trat übermäßig lautes Heulen bei Zuständen auf, wie zum Beispiel wenn der Brenneroberfläche-zu-Walze-Abstand Werte von etwa 8 und 10 mm aufwies, höheren Sauerstoffkonzentrationen (zum Beispiel 27%), sowie wenn die Flammkraft in einem Bereich von etwa 12500 und 15000 BTU/hr-in ist. Unakzeptables Heulen („4 & 5”) trat auch auf bei hohen Konzentrationen (zum Beispiel 27%) von Sauerstoff und bei dem Brenneroberfläche-zu-Walzen-Abstand von etwa 15 mm. Überraschenderweise trat akzeptables Brennerpfeifen („1”) auf, wenn der Brenneroberfläche-zu-Walzen-Abstand „aussen” war, und zwar im Vergleich mit einem ähnlichen Test in Tabelle 2. Unbedeutendes klassisches Heulen („3”), jedoch nicht übermäßig irritierend oder störend, trat bei höheren Konzentrationen (zum Beispiel 27%) von Sauerstoff auf, während die Flammkraft im Bereich von etwa 12550 BTU/hr-in bis etwa 20000 BTU/hr-in war. TABELLE 3

Brennerfläche-zu-Walze-Abstand (mm)	12,500 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	15,000 Btu/hr-in. [O₂] = 21%	18,300 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	20,000 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	12,500 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	15,000 Btu/hr-in. [O₂]= 27%	18,300 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	20,000 Btu/hr-in. [O₂] = 27%
8	1	1	stark auftreffend 1	stark auftreffend 1	1	1	3	3
10	1	1	1	1	0	1	3	3
15	1	2	2	1	0	1	3	3
Aussen	1	2	2	1	0	1	3	4

Tabelle 3 zeigt für einen Flynn 8-mündigen Aluminiumbrenner erhaltene Daten, ähnlich zu dem in Tabelle 2 verwendeten, mit dem Hauptunterschied, dass die Bandbrennerkopf-Anordnung eine 2,50 cm Bandtiefe aufwies. Dies erhöhte die Durchgangsweglänge, wodurch Heizen in dem Durchgangsweg erhöht war. Ein Vergleich der Ergebnisse von Tabelle 3 mit Tabelle 2 für diese Bereiche der Betriebszustände, wobei die Geräuscheigenschaften der Tabelle 3 als unakzeptabel oder übermäßig (das heißt „6”) betrachtet wurden, ergab, dass die Geräuscheigenschaften für die 2,50 cm Bandtiefe signifikant verbessert waren (zum Beispiel im Bereich „1”). zusätzlich wurde beobachtet, dass Geräuschniveaus in Tabelle 2 für BTU/hr-in bei 18300 und 20000 signifikant höher waren (verglichen mit Tabelle 3) mit den kürzeren Durchgangswegen. Überdies wurde festgestellt, dass über den BTU/hr-in-Werten bei 18300 und 20000 das Geräusch signifikant geschwächt war, wenn der Brenneroberfläche-zu-Walze-Abstand „aussen” (das heißt kein Auftreffen der Flamme auf die Gegendruckwalze) war. Dementsprechend steigerte das Erhöhen der Heizung in den längeren Durchgangswegen in bedeutsamer Weise die Abschwächung des durch die vorgemischten Flammen erzeugten Geräusches. TABELLE 4

Brennerfläche-zu-Walze-Abstand (mm)	12,500 Btu/hr-in. und weniger [O₂]= 21%	15,000 Btu/hr-in. [O₂] = 21%	18,300 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	20,000 Btu/hr-in. [O₂]= 21%	12,500 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	15,000 Btu/hr-in. [O₂]= 27%	18,300 Btu/hr-in. [O₂] = 27%	20,000 Btu/hr-in. [O₂] = 27%
8	0	0	stark auftreffend 1	stark auftreffend 1	0	0	2	3
10	0	0	1	1	0	0	1	3
15	0	1	1	1	0	0	1	3
Aussen	0	1	1	1	0	0	1	3

Tabelle 4 zeigt für einen Flynn 8-mündigen Aluminiumbrenner gesammelte Daten, ähnlich zu dem in Tabelle 2 verwendeten, mit dem Hauptunterschied einer 3,50-cm-Bandtiefe. Dieser Brenner wurde nicht mit einer einzelnen Bandanordnung konstruiert, sondern mit zwei Bandanordnungen, welche miteinander verbunden wurden. Jede Bandanordnung weist eine Dicke von etwa 1,75 cm auf. Der Zuwachs in Mündungstiefe wurde durch Kombinieren einer 1,75-cm-Bandbrennerkopf-Anordnung mit einer 1,75 cm dicken Bandbrennerkopf-Anordnung erzielt. Die Geräuschwerte in Tabelle 4 waren denen in Tabelle 3 und Tabelle 2 signifikant überlegen. Außerdem waren bei längeren Durchgangswegen die Geräuschwerte signifikant besser, wenn der Brenneroberfläche-zu-Walzen-Abstand „aussen” war.
Es ist offensichtlich, dass bei einer Längenzunahme der Banddurchgangswege der Bandbrenner der Grad an Geräuschdämpfung umso größer war. Eine Erklärung für die verbesserten Ergebnisse ist auf die Verwendung von tieferen Bändern zurückzuführen. Eine größere Durchgangsweglänge erhöht das Vorheizen der brennbaren Mischung, wenn das Brennstoff-/Luft-Gas durch die Bandbrennerkopf-Anordnung passiert. Somit ist wahrscheinlich, dass die Stabilität der von dem Bandbrenner unterhaltenen Flammen dadurch verbessert ist. Aus einem Vergleich der obigen Werte ist ersichtlich, dass ein Trend existiert, welcher zeigt, dass längere Durchgangswege vorteilhaft sind oder, mit anderen Worten, bedeuten die Ergebnisse, dass längere/tiefere Mündungen zu ruhigeren Flammen in allen Zuständen führen, insbesondere bei Sauerstoffanreicherung. Es wird davon ausgegangen, dass die längere Mündungs-„Länge” das Vorheizen der brennbaren Mischung erhöht, wenn das Gas durch die Bänder passiert, wodurch die Stabilität der von diesen Bändern unterhaltenen Flammen verstärkt wird.
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Verfahren zum Korrigieren beim Vorhandensein von störendem Lärm von vorgemischten Flammen von einer oder mehreren Brennermündungen vor. In dieser Hinsicht kann ein Nutzer einen Lärmpegel der vorgemischten Flammen bestimmen. Dies kann auf der Basis der Erfahrung des Nutzers erfolgen oder auf der Basis von Vorrichtungen, welche Geräuschpegel messen. Der Nutzer kann dann die Temperatur von ausgewählten Durchgangswegen bestimmen, welchen störende Lärmpegel zuzuordnen sind. Die Temperatur kann auf jede geeignete Weise gemessen werden. Die Erfindung sieht ein Anpassen des Heizens von einem oder mehreren Durchgangswegen zu einem Ausmaß vor, dass ein Verbrennungsgeräuschpegel der vorgemischten Flamme abgeschwächt wird. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann Hitze in aktiver Weise, wie zum Beispiel durch das Heizelement 550, zugeführt werden. Heizen kann der Kammer beispielsweise durch elektrisches Widerstandsheizen zugeführt werden. Alternativ können die Durchgangswege in der Länge vergrößert werden, wie zum Beispiel durch Hinzufügen einer zusätzlichen Bandbrennerkopf-Anordnung.
Es wird bevorzugt, dass die vorliegende Offenbarung einen Brenner mit einer Bandbrennerkopf-Anordnung aufweist, wobei die Bandbrennerkopf-Anordnung eine Mehrzahl von gestapelten und gewellten Bändern umfasst, welche wenigstens eine Reihe von Durchgangswegen definieren, welche in Mündungen enden, von denen eine vorgemischte Flamme austritt, wobei die Verbesserung umfasst, dass die Bänder die Reihen von Mündungen definieren, so dass jeder Durchgangsweg eine Tiefe in einem Bereich von etwa 1,5 cm bis 4 cm oder mehr aufweist.
Während die vorliegende Offenbarung den verbesserten Brenner in einer Flammperforier-Vorrichtung offenbart, wird bevorzugt, dass die vorliegende Offenbarung sich in breitem Umfang auf das Dämpfen von Lärm von vorgemischten Flammen bezieht, welche von Brennern mit Mündungen erzeugt wurden, welche die vorgemischten Flammen unterhalten.
Dementsprechend ist in breitem Umfang ein Verfahren zum Anwenden von Hitze an einem Gegenstand in einer Vorrichtung offenbart, um eine Funktion an dem Gegenstand durch wenigstens eine vorgemischte Flamme erzeugte Hitze auszuführen, welche von einem mit der Vorrichtung gekoppelten Brenner bereitgestellt wird, wobei der Brenner wenigstens einen Durchgangsweg umfasst, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung hin zu einer Mündung strömt, von welcher die vorgemischte Flamme austritt, wobei die Verbesserung umfasst: Heizen des einen Durchgangswegs zu einem Ausmaß, so dass ein Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme abgeschwächt wird. Wie bereits festgestellt, kann das Heizen aktiv durch eine externe Hitzequelle, durch Erweitern der Länge der Durchgangswege oder durch Ändern der thermischen Leitfähigkeit der Brennerkopf-Anordnung ausgeführt werden. Von der vorliegenden Offenbarung werden Funktionen vorgesehen, welche an Gegenständen ausgeführt werden, wobei die Funktion aus einer Gruppe von Funktionen ist bestehend aus Modifizieren der Oberfläche von Materialien einschließlich Plastik, Behandeln, Trocknen, Prägen, Perforieren, Reinigen, Ausglühen, Abdichten, Laminieren, Sterilisieren, Abflammen, Backen, Verdampfen, Markieren und jede Kombination davon.
Die vorliegende Offenbarung stellt außerdem ein verfahren zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer Flamme bereit, welche durch eine oder mehrere Mündungen eines Brenners unterhalten wird. Eine Erläuterung für den Effekt der Geräuschdämpfung ist, dass eine solche durch Steuern eines Temperaturgefälles (T₁–T₂) zwischen einem ersten Ort T₁ und einem zweiten Ort T₂ erzielt wird. Der erste Ort T₁ kann in oder etwas hinter einer führenden Kante (das heißt Spitze) der vorgemischten Flamme 520 sein (in den heißen Produktgasen). Falls der erste Ort T₁ die Flamme ist, wird dies als günstiger Punkt angesehen, um die Temperatur der Flamme zu messen. Der zweite Ort T₂ kann in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung sein, welche die vorgemischte Flamme erzeugt. In einer beispielhaften Ausführungsform sollte idealerweise der zweite Ort T₂ unmittelbar angrenzend an die Basis der Flamme sein, wie in 5 dargestellt ist, wie zum Beispiel außen an und unmittelbar angrenzend an die äußere Wand 540. Alternativ könnte der zweite Ort als ein Ort in dem Durchgangsweg oder in der Kammer 504 ausgewählt werden.
In maßgeblicher Weise erkennt die vorliegende Offenbarung, dass Geräuscheigenschaften der Flamme durch Steuern des Temperaturgefälles zwischen dem erwähnten ersten und zweiten Ort geändert werden. Eine Messung der Temperaturen an diesen Punkten kann unter Anwendung bekannter Techniken erreicht werden, wie zum Beispiel für hohe Temperaturen geeignete Thermoelemente. Insbesondere wurde festgestellt, dass eine Geräuschdämpfung durch Reduzieren des erwähnten Temperaturgefälles erreicht wird. Dementsprechend, nämlich durch Heizen des Brenners, wird die Temperatur an dem zweiten Ort erhöht. In entsprechender Weise vermindert sich das Temperaturgefälle zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt. Tatsächlich kann das Heulen durch weiteres Reduzieren des Temperaturgefälles herabgesetzt werden. In einem Beispiel war ein Heul-Geräusch vorhanden, wenn die Temperatur am Ort T₁ zu etwa 2200°Kelvin und die Temperatur am Ort T₂ zu etwa 500°Kelvin gemessen wurde. Ein Heulen wurde reduziert oder beseitigt, wenn die Temperatur am Ort T₂ auf etwa 550°Kelvin erhöht wurde, während die Temperatur am Ort T₁ im Wesentlichen konstant blieb. Andere Temperaturbereiche sind möglich.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren, System und eine Vorrichtung zum Steuern von Geräuscheigenschaften von Flammen, insbesondere vorgemischten Flammen, anzuwenden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Eliminieren oder Reduzieren von Geräuscheigenschaften von vorgemischten Flammen anzuwenden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Anwenden des Vorangegangenen in einer einfachen, zuverlässigen und wirkungsvollen Weise auszuführen. Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Anwenden des Vorangegangenen in einer höchst ökonomischen Weise anzuwenden.
Die hierin beschriebenen Aspekte sind lediglich einige von vielen, welche durch Anwenden der vorliegenden Offenbarung erzielt werden können. Die vorangegangenen Beschreibungen davon lassen nicht darauf schließen, dass die vorliegende Offenbarung lediglich in einer besonderen Weise verwendbar ist, um die vorangegangenen Aspekte zu erzielen. Die obigen Ausführungsformen wurden als in einer bestimmten Reihenfolge erzielt beschrieben, es wird jedoch bevorzugt, dass solche Reihenfolgen von Betriebsarten sich ändern können und dennoch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung bleiben.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zum Ändern von Geräuscheigenschaften von vorgemischten Flammen offenbart, welche an Brennern unterhalten werden, und zwar durch Heizen von Brenner-Durchgangswegen in einem Ausmaß, das von den vorgemischten Flammen entstehende Verbrennungsgeräusche gedämpft werden. Alternativ tritt eine Dämpfung durch Steuern eines Temperaturgefälles zwischen einem ersten Ort relativ zu einer vorgemischten Flamme und wenigstens einem zweiten Ort in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung auf, welche die Flamme verursacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7037100 [0032, 0041, 0045]

Claims

Verfahren zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer Flamme, welche an einem oder mehreren Mündungen eines Brenners unterhalten wird, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Temperaturgefälles zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort, wobei der erste Ort in einer Flamme oder direkt angrenzend an eine vordere Kante der Flamme ist, und der zweite Ort in einem unverbrannten Abschnitt einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung ist, welche die Flamme erzeugt, wodurch Geräuscheigenschaften der Flamme durch Steuern des Temperaturgefälles geändert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Temperaturgefälle durch Anwenden von Heizen an dem zweiten Ort reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die angewendete Hitze eine passive Hitze ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das passive Heizen durch eine oder mehrere vorgemischte Flammen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das passive Heizen durch rückwärtiges Konvektions-Heizen mit einer vorgemischten Flamme erzeugt wird, welche entsprechend an einem der Mündungen unterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Heizen aktiv ausgeführt wird.
Verfahren zur Geräuschdämpfung von vorgemischten Flammen, wobei das Verfahren umfasst: Steuern des Temperaturgefälles einer vorgemischten Flamme, welche an wenigstens einer Mündung eines Brenners unterhalten wird, wobei das Temperaturgefälle zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort bestimmt wird, wobei der erste Ort in der vorgemischten Flamme oder direkt angrenzend an eine führende Kante der Flamme ist, und der zweite Ort in einem unverbrannten Abschnitt der Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung ist, welche die vorgemischte Flamme erzeugt, so dass das Temperaturgefälle zwischen dem ersten und zweiten Ort reduziert wird, wodurch das Geräusch der an einer Mündung unterhaltenen vorgemischten Flamme gedämpft wird.
Verfahren zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen einer vorgemischten Flamme von einer Brennermündung, welche jeweils durch einen oder mehrere Durchgangswege in einem Brennerkörper definiert ist; und Heizen von ausgewählten Durchgangswegen in einem Ausmaß, so dass ein Verbrennungsgeräusch der vorgemischten Flamme gedämpft wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Temperaturgefälle durch Anwenden von Heizen an dem zweiten Ort reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die angewendete Hitze eine passive Hitze ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das passive Heizen durch eine oder mehrere vorgemischte Flammen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das passive Heizen durch rückwärtiges Konvektions-Heizen einer vorgemischten Flamme erzeugt wird, welche an einer der entsprechenden Mündungen unterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Heizen aktiv durch Zuführen von Hitze von einem Heizelement ausgeführt wird.
Verfahren zum Korrigieren des Vorhandenseins eines unerwünschten Geräusches von vorgemischten Flammen von einem oder mehreren Brennermündungen, welche jeweils durch einen oder mehrere Durchgangswege in einem Brennerkörper definiert sind, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Geräuschniveaus der vorgemischten Flammen; Bestimmen der Temperatur von ausgewählten Durchgangswegen des einen oder der mehreren Durchgangswegen, welchen ein Geräuschniveau zugeordnet ist; und Anpassen der Temperatur des einen oder der mehreren Durchgangswege in einem Ausmaß, so dass ein Verbrennungsgeräuschniveau der vorgemischten Flamme gedämpft wird.
Vorrichtung zum Steuern von Geräuscheigenschaften einer vorgemischten Flamme, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung zu einer Mündung strömt, an welcher eine Flamme unterhalten ist, wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches die Temperatur eines unverbrannten Abschnitts der Mischung relativ zu einem verbrannten Abschnitt der Brennstoff-Mischung ändert, um so ein Temperaturgefälle zwischen dem unverbrannten und verbrannten Abschnitt zu ändern, wodurch die Geräuscheigenschaft der Flamme geändert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches die Temperatur eines unverbrannten Abschnitts der Mischung relativ zu einem verbrannten Abschnitt der Brennstoff-/Oxidationsmittelmischung erhöht.
Vorrichtung zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen, wobei die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, welche zu einer Mündung führt, an welcher eine vorgemischte Flamme unterhalten ist; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit und einem Abschnitt hergestellt ist, welcher eine Länge des wenigstens einen Durchgangsweges definiert, so dass durch wenigstens die vorgemischte Flamme erzeugte passive Hitze den einen Durchgangsweg zu einem Ausmaß erhitzt, dass die Verbrennungsgeräusche der vorgemischten Flamme gedämpft sind.
Vorrichtung zum Dämpfen von Verbrennungsgeräuschen von vorgemischten Flammen, wobei die Vorrichtung umfasst: Einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg, durch welchen eine Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, und welcher zu einer Mündung führt, von welcher eine vorgemischte Flamme austritt; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches zum aktiven Heizen des einen Durchgangsweges zu einem Ausmaß betreibbar ist, so dass die Verbrennungsgeräusche der vorgemischten Flamme gedämpft sind.
Vorrichtung zum Flammperforieren von Folien, wobei die Vorrichtung umfasst: Ein Gestell; eine Trägerfläche, welche an dem Gestell zum Haltern der zu perforierenden Folie befestigt ist; einen Brenner, welcher an dem Gerüst gegenüber der Trägerfläche befestigt ist, wobei der Brenner eine durch Verbrennung einer Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung erzeugten vorgemischten Flamme unterhält; ein mit dem Brenner verbundenes Brennerrohr; und eine mit dem Brennerrohr gekoppelte Quelle für die Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung; wobei der Brenner einen Brennerkörper mit wenigstens einem Durchgangsweg umfasst, durch welchen die Brennstoff-/Oxidationsmittel-Mischung strömt, und welcher zu einer Mündung führt, an welcher eine vorgemischte Flamme unterhalten wird; wobei der Brennerkörper wenigstens ein Element umfasst, welches aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit und einem Abschnitt hergestellt ist, welcher eine Länge des wenigstens einen Durchgangsweges definiert, so dass durch wenigstens die vorgemischte Flamme erzeugte passive Hitze den einen Durchgangsweg zu einem Ausmaß erhitzt, so dass die Verbrennungsgeräusche einer vorgemischten Flamme gedämpft sind.
Bandbrenner mit einer Bandbrennerkopf-Anordnung, wobei die Bandbrennerkopf-Anordnung eine Mehrzahl von gestapelten und gewellten Bändern umfasst, welche wenigstens eine Reihe von Durchgangswegen definieren, welche in Mündungen enden, an welchen eine vorgemischte Flamme unterhalten wird, wobei die Verbesserung umfasst, dass die Bänder die Reihen von Mündungen in der Art definieren, dass jeder Durchgangsweg eine Tiefe in einem Bereich von etwa 1,5 cm oder mehr aufweist.