DE1301416B

DE1301416B - Als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner

Info

Publication number: DE1301416B
Application number: DEH52942A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-11
Filing date: 1964-06-11
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1067933A; BE649153A; NL6406616A

Description

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 ein Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 eine Seitenansicht des in F i g. 1 gezeigten

Neben sogenannten katalytischen Brennern, bei
denen ein Katalyt verwendet wird, der zusammen
mit einem verdampfbaren Medium unter Anwesenheit von Luft glühend wird, sind auch bereits Infrarotstrahler bekannt, die einen Strahlungskörper aus 15 Brenners,
porösen Keramikteilen oder einen mit Durchtritts- F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen

öffnungen versehenen Strahlungsmantel aufweisen. Ausführungsform,

Bei bekannten Infrarotstrahlern besteht der Strah- F i g. 6 ein Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5,

lungsmantel aus Drahtgittern oder gelochtem Blech. F i g. 7 ein Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6,

Es ist auch bereits bekannt, den Strahlungsmantel aus Streckmetall, also mit Schlitzen versehenem und dann gestrecktem Blech herzustellen. In allen Fällen führen jedoch die Durchtrittsöffnungen zu einer Verkleinerung der Strahlungsfläche und damit Verringerung der Strahlungsausbeute.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsausbeute von Infrarotstrahlern wesentlich zu verbessern. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem als Infrarotstrahler ausgebildeten Brenner der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel von durch Schlitze begrenzten Auswölbungen gebildet sind und daß die Durchtrittsöffnungen in im wesentlichen senkrecht zum Strahlungsmantel verlaufenden Ebenen liegen.

Es steht dann die gesamte Fläche des Strahlungsmantels zur Abstrahlung zur Verfügung, weil die Ebenen der Durchtrittsöffnungen senkrecht zum Strahlungsmantel verlaufen. Mit anderen Worten,

wenn man senkrecht auf den Strahlungsmantel sieht, 40 und keramischen Materialien haben bei den besonso erscheint er als geschlossene Fläche. Weiterhin deren Betriebstemperaturen einen hohen Oxydationsbesteht erfindungsgemäß der Vorteil, daß die Abgase widerstand und als Strahlungsmantel eine lange im Gegensatz zu einfachen öffnungen, wo sie durch Lebensdauer.

diese hindurchgehen, ohne wesentlich zur Aufheizung Der Brennstoff wird üblicherweise mit einer aus-

des Strahlungsmantels beizutragen, zur Erzeugung 45 reichenden Luftmenge vorgemischt, damit die Vervon Strahlungsenergie besser ausgenutzt werden. Ein brennung vollständig ist. Entsprechende Mischvorweiterer Vorteil, der sich aus der Anordnung der richtungen sind bekannt.

öffnungen ergibt, ist der, daß die Flamme des Bren- Der Brenner 12 besteht im wesentlichen aus einer

ners gegenüber äußeren Luftströmungen oder Wind Leitung für das Brennstoff-Luftgemisch und weist sehr unempfindlich ist und daß es außerordentlich 50 öffnungen oder Düsen auf, durch welche das brenn-

Fig. 8 ein Schnitt durch einen abgewandelten Strahlungsmantel,

F i g. 9 ein Schnitt durch einen weiteren Strahlungsmantel.

In den F i g. 1 bis 4 ist ein als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner für gasförmige Brennstoffe dargestellt, der im wesentlichen aus einem Brenner 12 und einem Strahlungsmantel 14 besteht, wobei der Brenner mit einer Speiseleitung für einen gasförmigen Brennstoff verbunden ist.

Der Strahlungsmantel 14 ist vorzugsweise aus einem Metallblech gefertigt. Für einen Betrieb bei hohen Temperaturen wird dabei ein oxydationsbeständiges Material bevorzugt. Es können auch andere Materialien, wie beispielsweise Keramikgitter oder Keramikfaserstoffe verwendet werden. Das Material sollte jedoch eine gute Wärmeleitfähigkeit haben, so daß eine gleichmäßig hohe Temperatur erreicht werden kann. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist gesintertes Karbid. Diese metallischen

35

schwierig ist, die Flamme an der Brenneroberfläche und an den öffnungen auszublasen oder abzuquetschen. Die Luftströmung kann nämlich die Flamme nicht direkt beaufschlagen und auslöschen, sondern wird durch die Durchtrittsöffnungen umgelenkt, wobei sich außerdem gegeneinander gerichtete Teilströmungen im wesentlichen aufheben.

Für die praktische Verwirklichung der Erfindung bestehen mehrere Möglichkeiten. So kann nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel von beiderseits durch Schlitze begrenzten, zur Mantelebene in jeweils benachbarten Zeilen vor- bzw. rückspringende, gleichartige Auswölbungen gebildet sind.

Andererseits sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel von einseitig durch Schlitze begrenzten, nach einer Seite aus der Mantelebene vorspringenden bare Gemisch hindurchgeht. Die Leitung kann die Form eines zylindrischen Rohrs 16 haben oder in anderer Form ausgeführt sein. An den Durchlässen oder Düsen wird der Brennstoff gezündet und brennt als Flamme. Die erzeugte Wärme wird durch Strahlung und durch Konvektion der heißen Verbrennungsprodukte auf den Strahlungsmantel 14 übertragen. Die Flammgase streichen dabei über die innere und äußere Oberfläche des Strahlungsmantels 14 hinweg.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weist das Rohr 16 einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 18 auf, der mit einer Schicht 20 aus feinen Drahtsieben gefüllt ist, die ein dichtes Maschengewebe bilden, durch welches hindurch die Brenngase zur Oberfläche 21 des Brenners gelangen.

Der Strahlungsmantel 14 besteht aus einem Metall-

blech 26, das abwechselnd nach innen gerichtete Rippen oder Vorsprünge 22 und nach außen gerichtete Rippen oder Vorsprünge 24 aufweist. Diese Rippen oder Vorsprünge sind dadurch erzeugt, daß das Metallblech 26 in Abständen einer Abscher- oder Schneidbearbeitung unterworfen wird und daß die den Abscherlinien benachbarten Teile quer zur Ebene des Blechs in entgegengesetzte Richtungen ausgewölbt werden. Auf diese Weise entstehen Durchtrittsöffnungen 28, deren Ebenen im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Metallblechs 26 liegen. Zur Herstellung der öffnungen 28 wird kein Metall entfernt.

Die Öffnungen 28 leiten die heißen Brenngase seitwärts über die äußere Oberfläche 30 der nach innen gerichteten Rippen 22 und über die innere Oberfläche 32 der nach außen gerichteten Rippen 24 hinweg. Die heißen Gase strömen außerdem über die innere Oberfläche der Rippen 22 und die äußere Oberfläche der Rippen 24. Die Rippen 22 und 24 bilden an den Öffnungen 28 Flammenabschirmungen, so daß ein ao direkter Luftstrom senkrecht zur Oberfläche des Strahlungsmantels durch die Rippen abgelenkt und gezwungen wird, in Längsrichtung des Strahlungsmantels zu strömen. Dadurch wird ein Ausblasen oder Einengen der Flammen verhindert. Der Strahlungsmantel 14 strahltauch auf die Brenneroberfläche 21 und auf die Oberfläche der Leitung 16 zurück, so daß das eintretende Gas-Luftgemisch vorgewärmt wird.

Der Strahlungsmantel 14 muß nicht, wie in den Figuren gezeigt, zylindrisch gebogen sein. Er kann auch eben sein oder eine andere Form haben.

Zur Befestigung des Strahlungsmantels 14 am Brenner sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 und 4 in Längsrichtung sich erstreckende Flansche 34 vorgesehen, die am Rohr 16 mittels Nieten 36 festgelegt sind. Es können auch Schrauben oder Spannschellen verwendet werden. Ein Rand der Flansche 34 liegt über den Seitenkanten 38 des Strahlungsmantels 14. Dieser Aufbau erlaubt eine freie Wärmeausdehnung in Längsrichtung des Strahlungsmantels 14.

Der Brenner 16 ist mit einer Kappe 40 am Ende ausgestattet, um einen freien Austritt des Brenngases zu verhindern. Der Strahlungsmantel 14 ist normalerweise mit nicht dargestellten Verschlüssen an den Enden versehen, um den Austritt der Verbrennungszu verhindern.

Wie in F i g. 4 gezeigt, wird der Strahlungsbrenner 10 über ein Gebläse 42 beschickt, das mit dem Brenner 12 am Einlaßende verbunden ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine Vormischung von Brenngasen mit Luft und eine Abgabe mit einem höheren Druck.

Ein etwas abgeänderter Strahler 50 ist in den Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist der Brenner 52 im wesentlichen der gleiche wie der Brenner 12 mit der Ausnahme, daß an Stelle von dicht gepackten Sieben 20 die Leitung 54 mit kleinen Öffnungen oder Düsen 56 ausgerüstet ist, durch welche die Brenngase hindurchgehen. Sie werden an der Leitungsoberfläche 58 gezündet und verbrannt.

Der Strahlungsmantel 60 besteht aus einem Metallblech 62 mit nach außen sich erstreckenden Rippen oder Auswölbungen 64 (F i g. 5, 6 und 7) oder nach innen sich erstreckenden Rippen 66 (F i g. 8) oder aus einer Kombination von nach innen gerichteten Rippen 66 und nach außen gerichteten Rippen 64 (F i g. 9). Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind die Auswölbungen oder Rippen 64 und 66 jedoch nur einseitig durch Schlitze begrenzt, die die Austrittsöffnungen bilden. Durch diese treten die heißen Verbrennungsgase aus, nachdem sie auf die innere Oberfläche 70 des Strahlungsmantels 60 aufgetroffen sind. Die heißen Verbrennungsgase überstreichen die innere und äußere Oberfläche 70 bzw. 72 des Metallblechs 62 und die innere und äußere Oberfläche der Rippen 64 bzw. 66. Dadurch wird Wärme auf im wesentlichen die gesamte Oberfläche beider Seiten des Strahlungsmantels 60 übertragen.

Der Strahlungsmantel 60 ist mit seitlichen Flanschen 74 ausgerüstet, die in Flansche 76 eingreifen, so daß der Strahlungsmantel fest in seiner Lage gehalten ist.

Statt einer versetzten Anordnung der Rippen 64 und 66 können diese auch in Längsrichtung und in Querrichtung fluchtend angeordnet werden, falls dies erwünscht oder erforderlich ist.

Die Temperaturen, für die der Strahlungsbrenner ausgelegt ist, wenn Erdgas ohne Druckluft verwendet wird, liegt im Bereich von etwa 500° C bis zu etwa 1200° C. Bei Strahlungsbrennern, denen ein Luft-Gasgemisch unter Druck zugeführt wird, ist ein Betrieb im Bereich von etwa 500° C bis zu etwa 1500⁰C vorgesehen.

Die hier beschriebenen Strahlungsbrenner können ohne Reflektoren verwendet werden. Oft sind jedoch Reflektoren wünschenswert, um die abgegebene Strahlung zu fokussieren.

Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads ist es wesentlich, daß die Fläche und die Anzahl der Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel derart gewählt werden, daß die heißen Verbrennungsgase frei durch die öffnungen hindurchströmen können. Vorzugsweise haben die Öffnungen im wesentlichen die gleiche Größe, damit eine auf eine gleichförmige Temperatur erhitzte Oberfläche erzeugt wird. Wenn nämlich überhitzte Stellen auftreten, ergibt sich an diesen Stellen ein erhöhter Verschleiß.

Das Volumen und die Strömungsgeschwindigkeit der Brenngase spielen bei der Bestimmung der Durchtrittsöffnungen die Hauptrolle. Die erforderlichen Flächenquerschnitte können dadurch erzielt werden, daß die Zahl der öffnungen erhöht oder verringert wird. Dabei ist jedoch zu beachten, daß eine kleine Zahl von Öffnungen mit großem Querschnitt zu einem erheblichen Wärme- und Energieverlust führen kann, und zwar durch eine zu schnelle Ableitung der heißen Verbrennungsgase.

Claims

Patentansprüche:

1. Als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner für gasförmige Brennstoffe mit einer Brennmittelverteilungskammer, die einen Einlaß für die Brennmittel und in eine Verbrennungskammer führende Kanäle aufweist, die ihrerseits strahlungsseitig von einem aus hitzebeständigem Material bestehenden, eine Vielzahl von gleichmäßig über die Oberfläche verteilt angeordnete Durchtrittsöffnungen aufweisenden Strahlungsmantel abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (28) im Strahlungsmantel (20,62) von durch Schlitze begrenzten Auswölbungen (22,24,64, 66) gebildet sind und

daß die Durchtrittsöffnungen in im wesentlichen senkrecht zum Strahlungsmantel (20,62) verlaufenden Ebenen liegen.

2. Als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (28) im Strahlungsmantel (20) von beiderseits durch Schlitze begrenzten, zur Mantelebene in jeweils benachbarten Zeilen vor- bzw. rückspringenden, gleichartigen Auswölbungen (22,24) gebildet sind.

3. Als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel (62) von einseitig durch Schlitze begrenzten, nach einer Seite aus der Mantelebene vorspringenden gleichartigen Auswölbungen (64,66) gebildet sind.

4. Als Infrarotstrahler ausgebildeter Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen im Strahlungsmantel (72) von einseitig durch Schlitze begrenzten, zur Mantelebene in jeweils benachbarten Zeilen vor- bzw. rückspringenden, gleichartigen Auswölbungen (64, 66) gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen