DE1429135A1 - Gasbrennerplatte - Google Patents

Description

Gasbrennerplatte

Dio vorliegende Erfindung betrifft keramiaohe Brennerplatten für Infrarotetrahlungs-Gasbrenner u.dgl, insbesondere Brennerplatten mit einer verbesserten und neuartigen Gestaltung der Yerbrennungaoberfläohen·

Bisher hat man keramische Brennerplatten in der Form gelochter oder wabenartiger Gebilde mit vielen kleinen von Hindernissen freien Gaedurohlässen oder offen endenden Zellen hergestellt, wobei diese Kanäle oder Zellen durch dünne Wände aus keramischer Masse voneinander getrennt waren. Die Gaskanäle verlaufen von der einen Hauptfläohe der Platte nach der gegenüberliegenden.. Bine dieser Haupt flächen stellt die äusaere Verbrennung»iüäohe dar, wenn man die Platte in soloher Weise auf die offene Seite einer Gasbrenner-Misöhkammer legt, dass die andere Hauptfläohe dem Inneren der Mischkammer zugekehrt ist« Die Yerbrennungaoberfläohe dieser bekannten Platten ist flach, im allgemeinen glatt gestaltet und stellt eine Infrarot-Strahlungsfläohe dar, wenn ein gasförmiger Brennstoff nach Durchgang von der Mischkammer aus duroh die Gaskanäle an dieser Oberfläche verbrennt. Beispiele für diese Art keramischer Brennerplatten sind in der

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amerikanischen Patentschrift 2 775 294 .

Es wurde mm. gefunden d&as die flachen Verforsnnungsoberflachen dieserBrennerplattaa. durch'daa "brennend© Heisgas nioht gleichmäsaig erwärmi? warden und zwar deshalb _? weil immer geringe Unterschiede in der Stärke der Seilenwän&e und in den hydraulischen Durchmessern der Zellen bestehen, was auf die Verfahren zur Herstellung dieser Platten, zurückzuführen iat· Diese Unteraehiede verursachen genügend Schwankungen in der Verbrennung_t um ein® ungl ei chinas aige Erwärmung zu verursachen, und infolgedessen hat die flache glühende Obei'fläche ein geflecktes Aussahen. Bisses gefleckte Aussehen der Oberfläche schwankt je nach der-Temperatur von organe und weissen Hochtemperaturbereichen bis zu durikelirßten oder grauen, deren temperatur niedriger ist als die der haileren Stellen. Ein derartiger Zustand der Oberfläche ist unerwünscht, da hierbei nicht die gröastmögliohe umwandlung des verfügbaren Heizwertes der Heizgase in Infrarot-Energie erreicht wird*

Ein Ziel d©r vorliegenden Erfindung iat eine keramisohe Brennerplatte mit neuartiger körperlicher Gestaltung der Verb-rennungsoberflächs, wodurch die Unterschiede in den erreichten Temperaturen, also die. ungleichmäßige" Erwärmung der stahlenden Verbren« nungsoberfläoha, als folge geringer' Unterschiede in der Stärke dar Zellenwänd© und im hydraulischen Durchmesser der Zellen ganz oder sihff stark beseitigt werden. .

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein© 'keramische Brennerplatte ipit einer neuartige«. Gestaltung xk®v Varbrennungaoberflache* wel)ei ©ine wirksamere Verbrennung'durch "eine dabei entstehende taesmolistalyfeiSQhQ- Verbrennung sustgndekommt*

£j Ein weiteres Si©l dea? Erfindung ist eise keramische Brennerpl&t-

° te mit einer solchen neuapliigen Gsetaltung des* ferb'rennungs-

■* oberfläeh®p äass sioh .der verfügbaria Haiiawsyt des Heiigases aufs

^ äuasex^ ta ausniit a en lässt und man dacjuroh eine erhöht· Tsmpe-

% . rato an &9V strahlenden Veafbrennungefläolia bti gröaatrts? Bren-

Ein we&teyes Ziel der Erfindung, atnd sehlieaslioh solche kerami-

eohen Brennerplatten mit der neuartigen Gestalt auf der VerbrennungaobtrfiKohe, dass man damit eine Vergröseerung der wirkeamen InfraroV*etrahlenaen Oberfläche ohne VargrÖeeerung der öessmtgrösee der ftrennerplatte, sowie einer wirkeamerβ Verbrennung des Heisgapea und «Ine gleiohmäesigere Infrarot-Wärmestrahlung über die geeerate Verbrennungafläohe hinweg erreicht*

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Diese und andere Ziele, die eich für den Fachmann deutlich aue der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ergeben» errlioht man nach der Erfindung mit solchen keramieohen Gaebrennerpiatten, die aus einem dünnwandigen gelochten oder wabenfötttigen (Jebilde mit zwei einander gegenüberliegenden Haupt- λ fläohen und mit einer Vielzahl kleiner &asstromkanäle bestehen, die EWiiahen den beiden Hauptfläohen verlaufen, wobei dli eine Hauptfläohe eine Vielaahl von praktisch einheitlichen οde* tuch ί abaiohtlloh unregelmasBig gestalteten herausragenden Vprsprüngen trägt, die im allgemeinen die Fora von Pyramiden, Kegeln oder Priemen haben und praktisoh gleiohmäeaig oder auch «beloht* lion unjpegjilmäealg über etwa den geaemten Bereich pder elften gegebenen Teil dieser einen Haupt-Oberfläohe verteilt angeordnet eind» im allgemeinen sollten die herausragenden VoreprUnge vorzugsweise eiemlioh eoharfe Spitzen oder Scheitel haben (oder im Falle ven prieaenföroiigen VoreprOngen eiemlioh aoharfe Öeheitel oder Kanten)| gegebenenfalls können diese SpIteen uew. Jedooh aueh «twae abgerundet, abgestumpft oder von unregelmmssiger Form ae|.n*Aueeeriem bedeutet der Aueilruok ^Meine Vi el β aal Vt η api te en Ve|^prüngen^M, dass die benachbarten VoreprUnge eflier Ranten ewisihtn sieh Tiller bilden, eel ee duroh Übereühneiftutifen oder dureh Aneinander«tossen der schräg abwärts fallenden Oberflächen benaehbarter Voreprüngt, ewiaohen denen die läler ftblldet werden. Vorzugsweise ist der unterste Seil dieser jEäler

ο ^etwa V-ftimig» do oh können diese untersten Teile au eh etwas ^ abgerundet lOder abgeflacht sein«

° In den feiehnungen Btellen dart

ο .£)ig_# ι. eine ieometrisahe ,Ansicht» teilweise im Sehnitta eines

J, ' tuCrarot-daebrennere, der eine. AuBfüiirungefoni einer

'Brfnnerplatte nach der Erfindung enthält|

BADORIfINA^ ..

Pig. 2 einen Schnitt durch ©inen Infrarot-Gasbrenner naeh

S¹Ig, 1, entlang der Linie H-II| .

Pig» 3 einen isometrischen Schnitt dureh eine andere Aiisführungsform einer Bremierplatte naoh der Erfindung,

Hg* 4 einen !Deilschnitt durch eine Brennerplatte naah der Erfindung»

Fig_e 5 einen seitliohen Teilschnitt durch eine Brennerplatte der bisher-üblichen Art,

I¹Ig* β einen vergrbsserten waagerechten Teilachiiitt "durch eine Brennerplatte naoh fig, 2_f und

11g« 7 eine grafisch® Darstellung, die die temperatur der Yerbrenniiiigsfläöhs als ein© !Punktion der zwischen den VoräprUngea. eingeschlossenen Winkel θ (S. Pig, 4) seigt.

.¹In den Zeichnungen s©igen die Figuren 1 und 2 einen G-asbrenner_f ^: der aus einem Gehäuse 10 mit Seitenwänden 12 'und einem Boden 14 bssteliti, Mi Sehäuee 10 ist ein in der Mitte einmündendes Qam- ©inlaserolar 16 befestigt; "dass durch die Seitenwand 12 hindurohg@ht-. Die Oberseite oder Deolcplatte des Grasbrenners besteht aus ©in@r wabenartig aufgebauten Platte 13 aus keröjaisohem llerksiioif und. stellt eiae von verschiedenen möglichen Aueftihrungsformen von Brennerplatt ©η naoh der Erfindung dar«, ^bt Eauai 20 imier-3a©lb des Grehäus©® 10 awisohen der Beckplatte 18 und dem-Boden Ii ist ein© Mischkammer,, in des? eich Luft und Heiagas, s»B. Irdgae_r pi'opes,, "31.ItSSi₉ Iaäus*feriegas_s Stadtgas ο «dgl« aiaoh Eintr5.tt_ durch das Hohr- 16 imcl vor ili^ssB, Amffrär-tsweg dtiroh die Deskplatt® 18 für aie-Vertoamumg ©n des? öberaelte dieser- Platte gründ- ' lieh mit ©islander

Si® wsb©nasftig aufgebaulie Seeskplatte IS ^iM em. den oberen «ß E|li.iä©ra d@3? SeitenwänSe 12 dureoli -foelsasints Mittel, g*B«» Binde- -^ mittel ^äs'2? Dielitimgsn 22_S unter k6rp@rliclier Anpassung an· die-

*^ se Händea? befestigte

^" Wi© aus d@n Ssichnungen hervorgeht,- enthält die wabenartig, auf- gebaute Ueckplatte 18 ein© grosse Ana aal hiaderniafreiar G'askanäle oder^ offen endender Zellen 25? die von der Unterseite,

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-,; d.h. der Binlaeaeite 27 dieser Platte aus "bis zu ihrer Qber- }-'-\ seite oder Verferennungsflache 28 hin durchgehen. Diese hindernisfrei en Gaskanäle aind durch dünne keramische Wände 30 voneinander abgegrenzt und getrennt. Unter ^Mhindernisfrei" versteht man hierbei, dass die Gaskanäle innen möglichst glattwandig sind und keine Einbauten oder sonstigen Hindernisse enthalten, die de» Gasdurchgang erschweren könnten. Die diese Kanäle abgrenzenden keramischen Wände können gegebenenfalls in dreieckiger, runger oder vieleckiger Form angeordnet sein.

Das wichtigste Kennzeichen der Erfindung besteilt in der geometrischen Oberflächengestaltung der Verbrennungafläehe 28, die aus einer Vielzahl praktisch gleiohmässiger oder absichtlich " unregelmässig gestalteter spitzer oder kantiger Vorsprünge besteht, die praktisch gleichmässig oder absichtlich unregelmässig über nahezu den ganzen Bereich oder einem gegebenen Teil der Oberfläche 28 (s.Fig. 1 und 4) oder der Oberfläche 33 (s.Fig. 3) verteilt sind. Fig. 1 zeigt diese spitzen Vorsprünge in Pyramidenform (28a), doch gegebenenfalls können sie auch kegelartig geformt sein. Nach der Ausführuiigsfcrm in Fig. 3 können sie auoh prismatisch sein (33a). Bei dieser letztgenannten Ausführungsform enthält die wabenartig gestaltete Brennerplatte 31 eine grosse Zahl hindernisfreier Gaskanäle, die durch dünne keramische Wände 34 voneinander getrennt sind. Diese Gaskanäle verlaufen von der Unterseite oder der Einlassfläche 32 " der Platte aus nach der oberen oder Verbreimungsfläohe 33 durch. Die Täler können dabei entweder nur in einsr Hiciitung (d.h. im allgemeinen parallel zueinander), wie in Figur 3 oder auch in zwei Richtungen verlaufen, d.h. so, dass sie sich überschneiden, wie Fig. 1 zeigt.

Bei Verwendung einer Deckplatte nach vorliegender Erfindung treten ein Brenngas und Luft durch das Einla3arohr 12 oder irgen eine andere Einlassvorrichtung in das Brennergehäuse ein. das Brenngas und die Luft können von irgend welchen Quellen geliefert warden, die sie atwa einer Miacheinriciitung zufüiiren, die an der Einlassvorrichtung befestigt i3t. So kann der Druck des

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Brenngases dazu dienen, in Vorrichtungen "bekannter Art die Verbrennungsluft in den Gemischstrom anzusaugen_β

Hierbei lassen sich auch andere Verfahren anwenden, die keinen Teil der -vorliegenden Erfindung bilden» In federn Falle treten die jSase in den erweiterten. Baum 20 innerhalb- des Brenner gehäuses 10 ein und mischen sich darin gründlich miteinander» .für Mischzwecke kann das Einlassrohr so beschaffen sein, dass die Gase gegen eine Wand des Gehäuses 10 prallen, oder es Iz'ormen besondere (in der Zeichnung nioht gezeigte) prallwand e zur Erreichung dieses Zieles innerhalb des Gehäuses oder des Bohres eingebaut seiru Das Gasgemisch strömt dann durch die ß-askanäle 25 in der Deckplatte nach der- Oberfläche 28_? wo es verbrannt wird und dabei die Oberfläche der Platte fast bis zur Weißglut erhitzt. Gegebenenfalls kann man dabei noch bekannte JLktivierungsmittel für die Verbrennung vorsehen.

Vermutlich sind die mit der Brennerplatte nach der Erfindung erreichten bedeutenden Verbesserungen im VerbrennungaTorgang auf die gegenseitige Verstärkung der Verbrennung zwischen den Tor spring end en Teilen zurückzuführen_a Wie aus Hg. 4 hervorgeht, strahlt ein Ob erflächent eilchen 35 in der erhitzten Oberfläche 23 Wärmeenergie in einem hglbkugelköiinigen Sektor anS₂ der hier mit 37 "bezeichnet wirdL Bei' einer Brannerplatte dieser Art nit einer Varbremmngsoberflache, die aus einer Vielzahl von spitzen Vor sprung en besteht_s Izexm man seilen^, dass ein beträchtlicher 2?sil der halbkugelförmigen Strah3»imgs«=Sektoren von jedem der Oberflächentsile aus auf andere Oberfläohenteile an benachbarten spitzen Vorsprängen trifft» Biese Wirkung _s. die hior als Zwisoiien«

bezeichnet sei, verursacht eine Erhöhung dsr in der Verbrennun-gs-=· oder Strahlungsoberflache 28 für jedes gegebene Volumen von Heisgas in der- "Seiteinheit*' Anderseits fordert diese höhere Oberflächentemperatur auch die thermokatglytische Verbrennung, d.h=» eine irollständigsr-s Vei»- brenr.ung des Heizga.seη_s ao dass der Heiawert des Brennstoffs für die weitere Teniperatur-stsigarung an der Verbreiinungsober-=

In grdstinö^lichem Usafange aixsgenutat virird₆ Daraua 3rgi':5t dai3.3 Ü3 TOn dieser Brermerplatte außsshandan höheren

mm W 0 0 4 5 BAD ORIGINAL

. Oberfläohehtemperaturen den Umfang der strahlenden Energie im Verhältnis au der übertragenen Energie fUr jede gegebene Volumen· einheit de» Verbrannten Heizgases steigern} deshalb liefert der vorliegende Brenner eine bedeutend grössere Infrarot-Wärmeleistung. Im übrigen ergibt sich durch die räumliche Gestaltung der Voraprünge ein bedeutend grösserer Bereich für die Strahlung der Infrarotenergie an der Verbrennungsoberflache, so dass die Infrarot-WänneauBstrahlung von der Verbrennungsfläche der Brennerplatte aus gleichmäaaiger und besser verteilt wird.

Die Bedeutung der eo verbesserten Brennerplatte nach der Erfindung zeigt eieh am besten durch einen Vergleich der Figuren 4 i und 5· Fig· 5 peigt eine wabenartig aufgebaute Brennerplatte bisher üblicher Bauart mit einer flachen Verbrennungs-Oberflache 40. Ein Oberfläohenteil 41 dieser Fläche strahlt dabei die Energie in dem bei 42 gezeigten halbkugelförmigen Sektor aus. Wie aus der Zeichnung ersiohtlioh ist, erreicht praktisch keiner der halbkugelförmigen Strahlungs-Sektoren andere Oberflächenteile, bo daea hler so gut wie keine Zwischenteile-Ver~ stärkung zustande kommt·

Wie bereit· oben erwähnt wurde, entstehen bei den bekannten Brenner besonders unangenehme Schwierigkeiten durch die Entwicklung von Temperaturunterschieden auf der erhitzten Oberfläche der strahlenden Brenner-Deokplatte infolge geringer Unterschiede " in der Stärke der Kanal- oder Zellenwände und im hydraulischen Durchmesser der Kanäle und Zellen* Diese Schwierigkeiten sind am deutlichsten auβ Fig. 6 erkennbar. Die wabenförmig aufgebaute ; Deckplatte beateht aus dünnen, an aen Stellen 45 zusammen gesinterten ebenen und gewellten dünnen keramischen Platten 30, die die dünnen Wände zwischen den Gaskanälen 25 bilden. An den Stellen 45 sind die Wände etwa doppelt so dick wie die übrigen Wandteile· An diesen Stellen kann man im Betrieb an denjenigen Rändern ,der dünnes, keramischen Wände, die eine fiaohe Verbrennungsfläohe bilden (also an den oberen Enden dar Kanäle) "dunkle¹! oder kühle PIeoken sehen. Bei einer Brennerplatte nach der Erfindung jedoch, deren Verbrennungsfläohe eine Vielzahl von · Spitzen oder Kanten aufweist, verursacht die halbkugelförmige

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Veretärkmigs-Ausstrahlung benachbarter spitzer Vorsprung© oder ' Kanten eine, deutlich gleichmässigere -Sr-wßrmung dieser diekeren Wa&dsteXlen 45 im Vergleich zu den mia.&v®n Bereichen der Verbrennungs*Oberfläohe·

Aus lig. 6 ist ferner er4siohtlich_? dass bei Unterschieden in den Querschnitten der G-askanäleB voneinander { z_eB, wenn der frei Querschnitt des'Kanals 25a etwas grosser als der des Kanals 25b ißt) auoh der hydraulische Eadius etwas schwanken kann und ebenso die Strömungsgeschwindigkeit des Gaegemisoh.ee durch dioae Kanäle, da der Druckabfall vom Einlassende der Kanäle, bis sram AusXaes® für jeden Kanal gleich-ist· Biese Schwankungen in der Geschwindigkeit de@ GaBj&uft-Gemischs verursachen ungleiohsaässige Verbrennungsbedingungen an der Ausgangsaeite der Platte» und dies wiederum fuhrt zu ungleichen Oberflächentemperaturen und zvl dem charakteristischen unerwünschten fleckigen Aussehen der glühenden Terbrennungs-Oberflache, Iwfrlike Ver~ breaziiang B-Ob ©rflä ehe der Brennerplatte mit Vor Sprüngen versehen_f ao sohw^ißdet diese Neigung aur Entstehung ungleichmässiger Oberfläoheö-tömperaturen, selbst wenn geringe Abweichungen im hydraulißohen Darehmeseer der Gas/Luft~&emisöh-Kar$le vorliegen. Dies ist hauptsächlich ein Ergebnis der oben beschriebenen zwisohenteile «Verstärkung.

In Bereichen^ in denen der hydraulische Durchmesser der Kanäle geringer als normal ist (was bei einer ebanen Verbrennungs-" fläche der Deckplatte zn der dunkleren Farbe und niedrigeren Temperaturen führt) § steigert die Zwisehetnteilßhen-Verstärkung an der mit Spitzen versehenen Verbrennungsoberfläohe die Temperatur* Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Gesamtstrahlung ton & on. hei s s er en Bereichen aua erheblich grosser als jene von d9n kühleren Bereichen aus iat, wie 68 dasr Stephau-Boltzman-Öaaets lehrt. Da also in einer mit Vorsprüngen versehenen Verbrennungaoberflache die kühleren Zohnan von'den htiaseron Zo«ütn' "geaelien" werden, empfangen diese kühleren Bereiche zusätzlich Strahlungsenergie von den heisseren Bereichen aus, und der 3)em- peraturuntersohied zwischen den beiden Zonen wird beträchtlich

geringer* BADORIGfNAI.

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Die Gestaltung der Verbrennungsoberfläche der Brennerplatten nach der Erfindung sollte noch bestimmte besondere Eigenschaften 2eigen, die zur Erzielung praktisch günstiger Ergebnisse notwendig aind. Eine wichtige Eigenschaft ist ein entsprechendes Verhältnis der zwischen benachbarten pyramidenförmigen, prismatischen oder kegeligen Flächen eingeschlossenen Winkel Q (s.Fig. 4) Der Winkel θ sollte zwischen etwa 20 und 120°, vorzugsweise zwischen 30 und 90° liegen. Die Bedeutung dieses Winkelverhältnissee wird am deutlichsten in Fig. 7 sichtbar, in der die Verbrennunjsflächen-Temperaturen als Funktionen des eingeschlossenen Winkels 0 aufgetragen sind. Diese Daten erhielt man daduroh, dass man lediglich den Winkel θ abwandelte und Bämtliche anderen Faktoren (z.B. Ausmasse der Brennerplatte, Brenngas usw.) unverändert liess. Die Temperaturen wurden so gemessen, dass man ein Pyrometer 45 für die Messung von Strahlungsenergie (s.Fig. 4) unter einem Winkel α von 30 zu einer Senkrechten auf der Hauptebene dieser Fläche richtete« Die gra ische Darstellung der Daten für einen Winkel α von 30° zur Senkrechten ist in Fig. 7 lediglich als eine zweckmässige Erläuterung der Abweichungen in der Temperatur einer kombinierten Oberfläche bei Schwankungen des eingeschlossenen Winkels Q gezeigt. Ähnliche Abweichungen im Verhältnis zwischen der Temperatur der Verbrennungs-Überflache und dem eingeschlossenen Winkel 0 wurden bei Winkel α von 0 bis zu 60° ermittelt. Wie * aus Fig. 7 hervorgeht, zeigen Winkel von nicht mehr als etwa 120° nicht genügend Zwischenteile-Verstärkung zur ausreichenden Steigerung der Temperatur an der Verbrennungsoberfläche und zur grösstmöglichen Verbrennung des Heizgases»

Anderseits machen Winkel, die wesentlich kleiner als 20° sind - auch bei annehmbarer Leistung - die Brennarplatten schwer herstellbar und für den Gebrauch unhandlich, da die Gesamtdicke der Brennerplatte (wie sich aus der weiteren Beschreibung nooh ergibt) dann sehr gross wird und die Vorsprunge sehr zerbrechlich sind-»

Eine weitere wichtige Eigenschaft der räumlichen Gestalt der Verbrennungsoberfläohe ist der Abstand zwischen den Spitzen be-

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nachbarter Vorsprung©, der die Tiefe der Säler zwischen den spitzen Vorsprüngen bedingte Dieser Abstand zwischen benachbarten Spitzen oder Scheiteln sollte mindestens 3 uas U-iiä, vorzugsweise zwischen 6 und 13 am betragen. Bei den Brenner-platten* mit denen die in Fig. 7 angegebenen Daten ermittelt wurden₉ betrug der Abstand 6 mm.

Der Mindestabstand von 3 mm scheint eine ßrense zu ssiiij von der an sioh bedeutende praktische Ergebnisse erzielen lassehj bei geringeren Abständen sich die Verbesserungen zu gering_s um noch praktischen Wert zu haben. Der Abstand kann bis zu 25 aim oder mehr betragen» doch ist dann die Entfernung swisehen den Vorsprüngen so gross, dass die Zwischenteile-Verstärkung wieder wesentlich kleiner und dadurch die Leistung schlechter wird.

Wabenartig aufgebaut© oder gelocht© Platten aus "keramischem Werkstoff j die nach vorliegender Erfindung für den Br armer aufbau dienen, sollten ferner bestimmte besondere Eigenschaften haben, die für einen richtigen Betrieb, unter Vermeidung schädlicher Flaamenrüekschläge notwendig sind« Erstens sollten ä±® Gaskanäle 25 in der Hauptverbrennungsebene einen Querschnitt

ο
haben, der 4 mm⁴" nicht überschreitet^ und ferner ©ine Mindestlänge von etwa 5 noa, wobei letztere derlündestabatsTKi swisehen der Unterseite 27 der Platte 18 und. den tiefsten Stellen in den Tälern zwischen den Vorsprüngen oder -Prismen der Oberfläch© 28 iat· Die Gaskanäle sollten selbstverständlich, möglichst gleißhmässig über die gesamten Brennerplatte verteilt @e±n$ und ihre freien Quersohnittsfläohen in der Platte sollten sindeatens 20$ und besser mindestens 50$ dev gesamten Verbrenmuags- oder Strahlungsfläche ausmachen.« Wann diese offene Gesamtfläche 50fo oder mehr ausmacht, aind die keramischen Wände ga»s dünn (d_eh» 0,25 mm oder- weniger), und das aufwärts ströatsmäe Gas "führt ' den grösstsn Teil der entlang der Issd-Cdie aus einem der üblichen keramischen Werkstoffe besteht) nach, unten abgeleiteten Wärme wieder .nach oben mit ₉ wodurch die bekannte unerwünschte Erscheinung des IPlammenrüokSQhlags verhütet wirab In fällen, in denen dia gesamte offene .-Surchlassfläciie weniger als 50$

ausmacht und di,e, Wände dann .entsprechend stärker «inäf sollte .■.JA.«te<·· OAi- _ßAD oRjQiNAL

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der für die Birennerplatte verwendete keramische Werkstoff zweokaäseig tl||«i !ihr niedrige Wärmeleitfähigkeit von weniger «le OfOOgO o«l./Sek*/Qa/^oö haben, da dann die grüssere Masaβ der keramieohen fand· 4·η aufwärts ziehenden Gasen weniger öelegenheit gibt# genügend Wärae von diesen Wänden mit der höheren Wärmeleitfähigkeit abssueiehen und einen Pl ammenrtlok sohl ag eu verhüten·

Zur Brittaterung» Jedoch ohne die Erfindung dadurch einzuschränken* folgt an«Qhli«asend die Beschreibung einer der besten Ausfü&ruh|(efexfeen «tür Herstellung von Brennerplatten naoh der Erfindung« IUn «teilt hierbei «ine keramische Deckplatte von wabenförttigea Aufbau in der Weise her, dass man einen folienartigen frtlger alt einen Gemisch aus pulverigen keramisch en Maeeeberfcindteilen und einem Bindemittel tiberzieht, den so über-BOgenen Tfäger presst und ihn« dann allein oder zusammen mit einem anderen überzogenen Träger, der nioht gepresst zu sein brauoht, in dl* gewünsohte Form bringt· Dann brennt man das Eusemmeng^ietet« (Jebilde hoch genug, um es zu einem einheitliche! Kurper «U Hintern, wie aneohlies«end noch ausführlicher beschrieben wird« Diese« Verfahren entspricht im allgemeinen dem in der amerlkaniiiohjn Pat«ntaohrif t 1 097 344- beschriebenen, auf das hiermit «uiUlrüoklioh verwiesen wird.

Der Zweok d·« Bindemittels besteht darin, die keramische Masse vor dem Brand jun den Träger zu binden» dem überzogenen Träger im grünen 2u«t«nd Festigkeit zu verleihen und die grünen IOrmenkttrper Hs,qh dem Formen und vor dem Sintern in der gewUneohten Oeetalt BU halten. Voreugsweise berntet man dafür organische Bindemittf J.# die härtbar oder thermoplastisch sind und sich beim Brennen der wabenfifzmigen Flatten durch Zersetzung und/oder Verflüchtigung wieder beseitigen lassen, e.B. Epoxyharz«.

Der Träger dient dazu, den Überzug bis zum Sintern in die gewünsohte fora eu bringen und darin eu halten. Als Träger bevorzugt m*n insbesondere sog. "Teebeutelpapler", da ee beim. Brennen faat ganz ,wegbrennt und dadurch die Herstellung wabenartlger^Cörper ermöglicht, die fast ganz aus der keramischen Masse iH,^,, ^ ^

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Auch, andere geeignete Bindemittel und Träger werden in der erwähnten Patentschrift beschrieben. ■

Zur Herstellung einer Brennerplatte dieser Art mit höchsten Festigkeitseigenschaften, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizien-· ten (z.B. von -10 bis +20 χ 10"7/⁰O) Hoher Temperaturwechselbeständigkeit und hoher spezifischer Wärme bevorzugt man die Verwendung von keramischen lithiumaluminiumsilikat-Massen, z.B. in Form von glasigen oder kristallinem Patalit oder ß-Spodumen, glasig-kristallinen Massen mit Lithiumaluminiumsilikat-Trägern (z.B. solchen, die nach dem Beispiel 1 der amerikanischen Patentschrift 2 920 971 hergestellt sind), sowie Mischungen aus den obengenannten Bestandteilen. Keramische Petalitglas-G-emische enthalten im allgemeinen etwa 10 bis 40 Gew.$ des glasig-kristallinen Bestandteils und als Rest Petalit. ß-Spoäimen-Petalit-Gemisohe enthalten gewöhnlich etwa 1 bis 4 Teile Petalit auf 4 bis 1' Teile ß-Spodumen* Diese Gemische bereitet und verarbeitet man gewöhnlich in Teilchengrössen von etwa 0,075 mm oder feiner.

Die Wabengebilde baut man aus den keramisch überzogenen Trägerfolien in verschiedener Weise auf. Unter der Bezeichnung "wabenförmig", sind einheitliche Körper mit einer Vielzahl von durchgehenden, hindernisfreien Gaskanälen von vorher bestimmter Grosse und Form zu verstehen, bei denen ;jeder Gaskanal durch dünne keramische Wände begrenzt wird und zwischen einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Platten (27» 28) verläuft und bei ihnen endet. Diese Gebilde können aus mehrfachen Schichten der keramisch überzogenen Trägerfolien zusammengesetzt sein, die mit dem gleichen Muster gewellt sind, wobei die benachbarten Folienatreifen abwechselnd seitlich quer zur Achse der Wellen um eine halb« Wellenbreita gegeneinander verschoben sind, so dass die Wellen zweier benachbarter Streifen nicht ineinandergreifen} oder sie sind aus mehreren Streifen voi£%rellten kera- ' misch überzogenen Trägerfolien aufgebaut, deren Wellen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen von der Senkrechten nach dem Rand der Platte hin verlaufen . Man kann die Waben auch dadurch herstellen, dass man.abwechselnd Streifen aus gewellten und ungewellten überzogenen,jrägerfoll en zu einer Rolle suf-

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wickelt, bis die gewünschte Form entstanden ist,, oder auoh dadurch, dass man gewellte und ungewellte überzogene Trägerstreifen abwechselnd ttbereinanderstapelt bis die gewünschten Ausmaeae dir Platten erreicht sind. Diese wabenartigen Platten müssen genügend lange Kanäle haben, um auf der einen Hauptflache von ihnen die Herstellung der spitzen Vorsprünge oder Kanten duroh Schneiden, Schleifen oder Sägen zuzulassen und dann Gaiatromkanäle mit einer Mindestlänge von mindestens 5 mm zu belassen, Andere Wege für die Herstellung und die Anordnung dieser wabenartig«» aufgebauten Platten ergeben sich für den Fachmann von selbst.

Zum Brennen setzt man die grünen Formkörper, unabhängig von ihrer Gestalt, in üblicher Weiss in einen Ofen, den man so langsam aufheiat, dass ein Springen vermieden wird, bis die Sinterung der keramischen Teilchen erreicht ist· Zwar kann das Brennschema etwa» versohiedef^fe nach dem welche keramischen Ausgangs stoffe zu brennen sind, welchen Grossen und Formen die Fornkörper haben und wie die OfenatmoSphäre ist, doch sind die Einzelheiten nicht kritisch, und die geeignetsten Bedingungen lassen aioh von einem Keramik er leicht ermitteln.

Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit dem folgenden Beispiel noch weiter beschrieben, daa jedoch nur zur Erläuterung g dient, aber die Erfindung nicht einschränken soll»

Man stellte eine^keraaisehe Haase aus 75 Gewiohtsteilen Petalit uad 25 öewiohtateilen einer glasigen kriatallinen Maaae von folgende* ungefähren Zusammensetzung her! 70 Gew,^ SiO₂, 18 ftew.* J&^r ^{5 öew}*# *i°z* ³ Gew#* lag, 3 Gew.* MgO und 1 <*ew.?i j ZnO und mahlte ei« in einer Kugelmühle bia zu einer Teilchen- i gyflaae von höehotene 0,075 mm. Zu 2160 g davon gab man dann ei- ! ne 'Jiöwwig ven folgende*

.440 e*³ X«#t«tf tml-

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(Versamid 115 ist die Handelsbezeichnung für ein tkermopla3tisSfi Polymeres, das von der General ItLlIs, Inc. geliefert wi-rd und duroh Kondensation ,von polymeriaierten ungesättigten Fettsäuren, wie DiIeinölsäure, mit aliphatischen Jiminen, wie Äthylen diamin entsteht. Hysol 6111 ist die Handelsbezeichnung für eine Epoxyharzlösung, die von den Häughton Laboratories, Inc. vertrieben wird und 57 Gew.$ Epoxyharz mit einer Viskosität von . etwa 2,5 - 4,0 Poisen bei 25⁰O, einem Epoxyd-iquivalent (g Harz, die 1 g chemisches Äquivalent zur Epo.xvgruppe enthalten) von 595 ± 50 und einen Schmelzbereioh von 73-85⁰G enthält.

Die anorganischen Bestandteile und da* Bindemittel wurden noch etwa 3 Stunden in der Kugelmühle gemahlen, bis eine einheitliche Suspension entstanden war» die man danach durch Tauchen auf etwa 10 cm breite Streifen eines porösen natürlichen gellatoffpapiers aufbrachte, das allgemein unter der Bezeichnung Teebeutelpapier bekannt ist. Nach 2 Minuten langem Trocknen duroh Erwärmung auf 12O⁰C erwärmte man die überzogenen lapierstreifen bis auf 180⁰C und faltete zu einem geraffelten Band, das im Querschnitt die Form aneinander gelegter Dreiecke von etwa 1 mm · Höhe und etwa 1,9 mm Basiabreite hatte« Das gefaltete, überzogene grüne papierband rollte man dann gleichzeitig mit einem Streuen Teebeutelpapier von gleicher Breite auf der in gleicher Weise Überzogen, aber nicht gefaltet worden war, und zwar auf einen lern von etwa 5 cm Durohmesaeif bis ein ringförmiger Zylinde* von etwa 51 cm Ausaenäurahmeaser entstanden war· Yorasugewtiae wurde dabei das ungefaltete Überzogene Papier vpr dem Aufrollt» nicht getrockneti Jedoch ta?eeka<ite man später den Zylinder in dec Weise, daas man etwa ISO⁰O warme Luft durch seine während des Aufrollvorgänge entatandtntn Kanäle blies.

Den eo erhaltenen grünen JOrmkörper mit dem Warenmuster setzte man d*nn in eine OfenlcaiDmer und brennte ihn· nach folgende»

BAD ORIGINAL X

..SSV

TmLV eraturbar eich

Normaltemp. bis 70O⁰C Haltezeit bei 70O⁰C
700° bis 122O⁰C

Haltezeit bei 1220⁰C Abkühlung auf Normaltemp.

Erneutes Brennen auf 124O⁰C Haltezeit bei 124O⁰C

Erhitzungsgesohwindigkeit

350°C/Std. 1 Stunde lang

Hbrmale Aufheizgeschwindigkeit d. Ofens

30 Minuten

Hormale Aufheizgeschwindigkeit 300°/Std. 7 Stunden

Danach liesa man den Körper auf Normal temperatur abkühlen.

Aus diesem Zylinder mit dem wabenförmigen Aufbau sägte man dann Brennerplatten mit einer Mindestlänge der Gaskanäle von etwa 9,5 mm und mit pyramidenförmigen Vorsprüngen von' quadratischer Grundfläche aus, bei deim die Abstände zwischen den benachbarten Spitzen 6,4 mm betrugen. Beim Aussägen stellte man einige der Pyramidenplatten mit Spitzenwinkeln von 30° zwischen den benachbarten Pyramidenflächen her, andere mit Winkeln von 45°, 60°, 75°, 90°, 105° und 120°. Diese Brennerplatten wurden in einem Brennerkörper der oben beschriebenen Art eingebaut (s.Fig. 1.)

Keramische Infrarot-Gasbrennerplatten, die nach der obigen Beschreibung hergestellt waren, erwiesen sich bei Prüfungen frei von "dunklen" oder Kühlen Stellen auf der Strahlungsoberfläche. Auch waren die Temperaturen der Strahlungsoberfläche insgesamt bedeutend höher (s.Fig.7), und die Wärmestrahlung war gleichmassiger als wenn die keramischen Brennerplatten bisher üblichen flachen Oberseiten hatten. Im übrigen wurde eine bedeutend star-, kere Verbrennung des Heizgases, d.h. Erdgas,mit der Luft erreicht, was sich durch eine beträchtliche Verminderung des CO-Gehalts der von der Brennerplatte abziehenden Verbrennungsgase zeigte.

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Claims (2)

1. ti

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   1* Qasbranntrplatt* «it ein« dünnwandig«! keröaitchtn Wabenaufbau, dl· tint Binlaaaflaaht, tilt» gtgentlbtrlitgendo Verbrennungaflacht und eint Vieleahl Ton hinderniefreien durohgehtndtn Caakanalen enthält» dit gleiohaäeeig inarhalb d<tt fabtnaufbauta Ttrteilt »ind und «wiaohtn den ermähnten Fläohen Terlauftu und an ihnen tndtn, wobei die Kanal* durch dünnt Keraalkwändt Tontinander abgegrenet und getrennt aind, daiuroh gekenneeiehntt, dass oindtatena ein leil dar Terbrennua^a« fläoht (28, 33) tin* Geetalt hat, dit eint Yitleahl τοη htrautragtndaa Torspruzigtn u»faeet<r
2. 2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gektnnetiohntt, dace btnaahbartt apitetn ToreprUngt tinander benaohbartt Fläohen habtn, twiachtn dtntn dtr tingeaohloaetnt finktl etwa 20 bia zu 120° (roramgewtiat 50 bit 90°) btträgt, währtnd dit Spit*tn dtr ftnaiuittn- tinandtr banaohbarttn Torsprünft aindtattna 5 m (roriugtwtiet 6 bit 13 mit Ton tinandtr antftrnt «ind.

   f* Ilattt nach Anapruoh X «dtr 2» daduroh ftktnnetichntt, daat jtdtr Oaekanal (25) tintn Querachnitt hat, dtr 4 β»² nißto.% Üttrat tigt, und dit frtit O*ea«t«iutreahnitttnätht all tr aatkanält »indtettna 2O)C (roreugawtiet «indtettn* 50*) dtr Terbrtnnmngatttrfläoht (28, 53)

   4_t flftttt »ach tints dtr rorttthtndtn Antprüoht, da du roh ftktnnitichnttt data dit To rap rung t dit Fora reu Fyraaidtn (28a) h%

   S« Htttt MMli Antpruoh 1 Hi* 5, dadurth faktnnetiohntt, data dit TtrtprUAft ktgtlig ftfor»t tind.

   i« n«ttt math Antpntoh X Ht St dadurch gektnnetiohntt, datt dit TertprUngt dit Vim von pritmtn (5If) habtn. .

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   7· IUUi naofa. tia·» der Tor«t*hend«n AÄaprüoh·, dadureH ^•Jinitiohnet, da«β ei· au· ein·» Litiiiu»alu«iniu*»ilik»-|

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