DE1529168C - Brennerplatte für gasgeheizte Wärmestrahlungsgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft feine Brennerplatte für gasgeheizte Wärmestrahlungsgeräte, deren von zahlreichen Gasströmkanälen durchsetzte Keramikbausteine dicht aneinanderliegend von einem Metallrahmen umfaßt und durch die Verbrennungswärme der hindurchströmenden Heizgase zur Abgabe von Strahlungswärme erhitzt sind.

Eine Brennerplatte dieser Art deckt bekanntlich die offene Seite einer Füllkammer ab, der ein brennbares Gemisch aus Gas und Luftsauerstoff zugeführt bzw. aus flüssigen Brennstoffen aufbereitet wird und dann durch die Gasströmkanäle der Brennerplatte hindurchgeleitet und verbrannt wird. Die einzelnen Kanäle sollen möglichst gleichmäßig ausgebildet sein, ihr Öffnungsquerschnitt und ihre Anzahl ist begrenzt durch die Festigkeit des betreffenden keramischen Stoffes. Durch die Verbrennungswärme der Gase wird unmittelbar am Ausgang der Brennerplatte eine hohe Wärmemenge erzeugt und im wesentlichen Strahlung abgestreut. Dabei werden die benachbarten Stirnseiten der Keramikbausteine ebenfalls bis zur Abgabe von Strahlungswärme erhitzt, während deren entgegengesetzte Stirnseiten infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit des Materials nahezu kalt bleiben und laufend durch den frischen Gasstrom gekühlt werden.

Es war bisher üblich, eine größere Anzahl von reihenweise angeordneten und durchlochten Kerämikbausteinen dieser Art unter Verwendung von feuer-..C.-fester Haftmasse oder mit einem Ziegelzement fest und dicht miteinander zu verbinden, so daß nach dem Aushärten der Verbindungsmasse die Keramikbausteine wie durch Mörtel miteinander vermauert in Form einer starren Platte den Rahmen uusfüllen.

Auch wenn die Abmessungen der Keramikbausteine untereinander gleichmäßig sind, können sich die mit der Verbindungsmasse ausgefüllten Abstände bei der Herstellung einer solchen Platte nicht genau einhalten lassen, so daß häufig beim Einbau der Bausteine in den Rahmen ein Übermaß stört oder zu viel Raum übrig bleibt. Es kann auch vorkommen, daß die Verbindungsmasse nicht gleichmäßig sämtliche Zwischenräume ausfüllend aufgetragen wird, so daß teilweise schwächere Verbindungszonen entstehen können.

Bei solchen Brennerplatten kann es infolgedessen beim Transport oder beim Einbau zu Beschädigungen kommen. Selbst wenn der Zusammenhalt der im Rahfallen der Brennerplatte erhalten bleibt, können Risse entstehen, welche auch durch Biegekräfte· beim Einbau des Rahmens verursacht werden können. Eine solche Rißbildung bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß kleine Teile der ausgehärteten Haftmasse oder des Ziegelmaterials sich beim Betrieb der Brennerplatte herauslösen können, so daß örtlich geänderte Durchlaßverhältnisse auftreten, die Flammenbildung in diesen Bereichen zunimmt und schließlich auch Flammenrückschläge bis in die Füllkammer zurückwirken und das darin befindliche Brenngasgemisch entzünden. ·

Außer den schon genannten Ursachen für die genannten Schäden durch Fertigungsmängel und mechanische Beanspruchungen kann auch bei sehr sorgsamer Behandlung der Brennerplatte die Gefahr von thermischen Dehnungsspannungen während des Betriebes bestehen. Einmal haben die Bausteine und die sie verbindende Haftmasse im allgemeinen nicht die gleichen Wärmedehnungskoeffizienten, zum anderen ist die öffnungsweite des metallischen Rahmens temperaturabhängig und nicht zuletzt wirkt sich der Temperaturgradient in den verschiedenen Zonen der Brennerplatte in Form entsprechender Dehnungskräfte auch quer zur Plattenebene aus. Treten auf den gegenüberliegenden Seiten der Brennerplatte während des Betriebes sehr verschiedene Temperaturen auf, dann ergeben sich.daraus Spannungskräfte, welche die Brennerplatte durchzuwölben bestrebt sind. Nach mehrfachem Betrieb der Brennerplatte am Gasheizgerät mit entsprechenden Zwischenpausen ergibt sich eine alternierende Beanspruchung, deren häufige Wiederholung schließlich die Folge haben kann, daß nicht nur Risse auftreten und Material absplittert, sondern allmählich der feste Verband der miteinander vereinigten Keramikbausteine zerfällt.

Es ist eine Anordnung von Formbausteinen im Rahmen einer Brennerplatte bekannt, die zur Vermeidung einer starren Verbindung durch Dichtmasse mit trapezförmig hohlen Keramikbausteinen in der Weise hergestellt werden soll, daß die aneinandergelegten Bausteine durch metallische Verbindungsbolzen zusammengehalten werden, welche durch die Wände der hohlen Keramikbausteine hindurch mit Schraubmuttern verspannt sind. Auf diese Weise läßt sich jedoch nur die Herstellung der kalten Brennerplatte mit allerdings größerem Aufwand etwas verbessern, jedoch ist auch eine solche Brennerplatte in sjch starr und damit weder im kalten Zustand noch im Betrieb gegen die Gefahr von Bruchspannungen geschützt. Man hat auch schon vorgesehen, bei Glühbrennern zwischen den Einzelteilen der Brennerplatten Zwischenlagen vorzusehen. Diese Zwischenlagen machen jedoch ein festes Verspannen der Bausteine innerhalb des Rahmens nicht entbehrlich, wobei die vorstehend beschriebenen Nachteile auch nicht beseitigt sind.

Es sind ferner Glühbrenner bekannt, bei denen als Glühkörper zwei Quarzwolle-Vliesschichten zwischen zwei flachen Schutzdrahtgeflechten vorgesehen sind, wobei die Vliesschichtmatten als einstückige Gebilde den ganzen Rahmen des Brenners ausfüllen. Bei einem solchen Aufbau eines Glühbrenners entstehen zwar die obengenannten Schwierigkeiten bei einer Brennerplatte, die aus keramischen Lochplatten zusammengesetzt ist, nicht, da die Vliesschichtmatten in sich elastisch sind und sich über die von dem Rahmen gebildete Fläche erstrecken. Diese Glühbrenner haben aber nur eine durch ihren Aufbau bedingte Einsatzmöglichkeit. Bei dem eine Vliesschichtmatte aufweisenden Brenner ergibt sich ein höherer Strömungswiderstand für das Gasmedium als bei den Brennerplatten aus keramischen Lochplatten. Weiterhin läßt die Wärmekapazität des Glühbrenners mit Vliesschichtmatten zu wünschen übrig. Glühbrenner mit Vliesschichtmatten gehören zu einer Brennergattung, die in bestimmter Richtung ihre Vorteile haben, jedoch auch mit Mängeln verbunden sind, ebenso wie die Brennerplatten aus keramischen Lochplatten ihrerseits gattungsmäßig bestimmte Vorteile aufweisen und andererseits mit Mängeln behaftet sind. Es wird deshalb das der Erfindung zugrunde liegende Problem, Verbesserungen bei der Gattung der Brennerplatten aus keramischen Lochplatten zu schaffen, nicht berührt. Beide Gattungen von Brennern haben ihre selbständige Berechtigung der Verwendung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine haltbare Be-

festigung der als Lochplatte ausgebildeten keramischen Bausteine im Rahmen der Brennerplatte zu erzielen, bei der eine gewisse Bewegungsfreiheit ■ der Bausteine unter Berücksichtigung der Wärmedehnungskräfte bei gleichzeitiger Transportsicherheit der Brennerplatte erreicht wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Keramikbausteine in Form gelochter Ziegel reihenweise an den einander benachbarten Seitenflächen mit Ausnehmungen versehen, durch in diese Ausnehmungen hineinpassende und im Metallrahmen eingespannte Stützdrähte unabhängig voneinander festgehalten und durch Zwischenlagen hitzebeständiger Faserstoffmatten gegeneinander abgedichtet sind.

Durch eine solche Ausbildung der Brennerplatte aus Lochsteinen erhält man eine sichere Bruchfestigkeit des Ganzen beim Transport und beim Betrieb. Zugleich sind die Keramikbausteine gegeneinander abgedichtet und in ihrer Gesamtheit ausreichend biegesteif. Das aus den Lochplatten zusammengesetzte Plattengebilde ermöglicht eine gewisse Querelastizität im ganzen und läßt in geringem Maß ein gegenseitiges Verschwenken der spannungsfrei festgehaltenen Keramikbausteine zu, ohne daß die Dichtheit leidet und sich ein unerwünschter Austritt von Gasen ergibt. Die Maßtoleranzen der gebrannten keramischen Lochplatten lassen sich durch die erfindungsgemäße Bauart leichter auffangen und unwirksam machen. Weiterhin ist die Montage einfach und schnell durchzuführen. Man erzielt eine zuverlässig arbeitende und dauerhafte Brennerplatte.

Die Anordnung der Stützdrähte kann in verschiedener Weise vorgesehen sein. Zweckmäßig sind diese in zwei parallelen Ebenen sich reihenweise senkrecht überschneidend angeordnet. Beide Reihen können in entsprechenden Ausnehmungen in verschiedener Höhe an paarweisen zueinander senkrechten Seitenwänden der Bausteine versenkt vorgesehen sein. Man kann die Brennerplatte auch in der Weise mittels der Stützdrähte gestalten, daß eine Reihe außerhalb der Bausteine verläuft und zu deren Auflage dient.

Zur zusätzlichen Abstützung am Metallrahmen über Haltebügel kann mindestens eine Tragstange außerhalb der Plattenebene befestigt und die Tragstange ihrerseits über entsprechende Querstützen fest mit den Stützdrähten verbunden sein.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das erste Beispiel in Draufsicht und'

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Keramikbaustein mit Faserstoffmatte vor und

F i g. 3 nach dem Auflegen einer Faserstoffmatte, sowie

F i g. 4 einen teilweise vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

F i g. 5 nochmals vergrößert den Teilschnitt nach Linie V-V in F i g. 1 und

Fig. 6 den Teilschnitt nach Linie VI-VI nach F i g. 1 in gleichem Maßstab,

Fig. 7 einen perspektivischen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels und

F i g. 8 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels, sowie

F i g. 9 ein perspektivisches Teilbild einer Brennerplatte nach F i g. 8.

Die Brennerplatte des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 ist so aufgebaut, daß die Keramikbausteine in Form gelochter Platten IO reihenweise an den einander benachbarten Seitenflächen mit Ausnehmungen 28, 29 versehen, durch in diese Ausnehmungen 28, 29 hineinpassende und im Metallrahmen 11 eingespannte Stützdrähte 21 unabhängig voneinander festgehalten, dadurch spannungsfrei leicht gegeneinander verschwenkbar und durch Zwischenlagen aus hitzebeständigen Faserstofftnatten 22 abgedichtet sind. Die Abmessungen des Metallrahmens 11 sind

ίο rechteckig. Parallel zu den kurzen Innenseiten 12 und 13 gespannte Stützdrähte 21 sind in der aus Fig. 2 bis 5 ersichtlichen Weise verstellbar zwischen die langen Innenseiten 14 und 15 eingespannt, und zwar durch Langlöcher an den Stellen 27 hindurchgeführt und nach dem Einsetzen der Platte 10 in der vorgesehenen Lage nach Art von Fahrradspeichen festgeschraubt. Auch zwischen den kurzen Innenseiten 12 und 13 sind entsprechend längere Stützdrähte 21 gespannt, die jedoch unterhalb der Platten 10 vorbei-

ao geführt und nur zu deren Abstützung nach unten gedacht sind.

Fig. 2 zeigt eine einzelne Lochplatte 10 mit den in senkrechter Richtung hindurchgeführten Gasströmkanälen 23, von denen nur wenige in der Zeichnung angedeutet, die gesamte Platte 10 jedoch in gleichmäßiger Anordnung durchsetzt ist. An zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Platte 10 sind die Ausnehmungen 28 und 29 eingeformt, welche zur Aufnahme benachbarter Stützdrähte 21 dienen. Zur elastischen Abdichtung aller vier Seitenwände dient eine Faserstoffmatte 22 passender Abmessungen, die um die Lochplatte 10 herumgelegt und zum Einbau zweckmäßig unter Verwendung einer Klebmasse angeheftet wird.

Fig. 3 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 2, die vorgefertigte Platte mit herumgelegter Faserstoffmatte 22und den gestrichelt angedeuteten Ausnehmungen 28 und 29, die ausreichend Raum zur Aufnahme der Stützdrähte 21 lassen, die sich beim Zusammenbau der Brennerplatte in die elastische Faserstoffmatte 22 hineindrücken, während alle einander benachbarten Platten 10 auch in diesen Bereichen gasdicht und zuverlässig spannungsfrei gegeneinander im Rahmen 11 gehalten sind.

F i g. 4 zeigt den perspektivischen Teilschnitt durch drei einander benachbarte Platten 10 mit Faserstoffmatten 22, sowie mit einem Querschnittsbild durch das Innere einer Platte 10. Die Endabschnitte 24 der aus F i g. 1 ersichtlichen kurzen Stützdrähte 21 treten dicht aus der Fläche der Faserstoff mattend heraus und sind zur Vereinfachung abgeschnitten dargestellt, tragen jedoch in der Gesamtanordnung nach Fig. 1 endseitig entsprechende Gewindeabschnitte 24 zur Aufnahme der Schraubenmuttern 27 im Bereich der zur Vereinfachung der Fertigung vorgeschlagenen Langlochverschraubung. Aus Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt zu F i g. 4 in einer durch die benachbarte Platte 10 hindurchgehenden Schnittebene zu sehen, mit dem Endabschnitt 24 des Stützdrahtes 21, weleher spielfrei und elastisch durch zwei Faserstoffmatten 22 in den benachbarten und zueinander passenden Ausnehmungen 28 und 29 zweier Platten 10 eingebettet ruht.

Fig. 6 zeigt zum ersten Alisführungsbeispiel den

Teilschnitt nach Linie VI-VI, teilweise durch benachbarte Platten 10 hindurchgeführt, wobei auch der Rahmenquerschnitt zu sehen ist. Die kurze Innenseite 12 geht einerseits über in einen nach innen abgewin-

kelten Flansch 16, auf welchem die Außenränder der äußeren Platte 10 aufsitzen, und andererseits in den zur Aufnahme von Biegespannungen U-förmig an- _v gesetzten Außenflansch 17, welcher.an einem Gehäuse 18 festgeschraubt ist. Das Gehäuse 18 umschließt die unterhalb der erfindungsgemäßen Brennerplatte vorgesehen Füllkammer zur Aufbereitung der Brennstoffe. Als feuerfester Faserstoff ist ein filzähnliches Erzeugnis verwendet. Grundsätzlich eignen sich für diesen Zweck auch andere Zusammensetzungen von wärmebeständigen Faserstoffen, wie Asbest und ähnliche Stoffe.

Zur Herstellung der Brennerplatte wird in den offenen Rahmen zunächst eine Reihe Platten 10 eingesetzt, am Rande kann entweder bereits ein Stützdraht 21 oder eine entsprechende Auswölbung des Rahmenprofils vorgesehen sein. In die mit ihren Faserstoffmatten 22 umhüllten Platten hinein wird der folgende Stützdraht 21 gedrückt, dann folgt wieder eine Reihe von Platten und darauf der nächste Stützdraht 21. Bei größeren Abmessungen des Rahmens erfolgt der Einbau der Platten 10 zweckmäßig von beiden Seiten her unter Verwendung entsprechender Stützklammern, welche die dazwischenliegenden Faserstoffmatten ausreichend zusammendrücken, bis die mittlere Piattenreihe eingesetzt ist. Werden diese Klammern dann entfernt, so rücken alle eingebauten Platten 10 infolge der elastischen Ausdehnung ihrer Faserstoffmatten 22 in gleichmäßige Abstände zuein- _/ ander und sind in dieser Lage auch im Betrieb der--3o. Brennerplatte spannungsfrei gehalten, auch wenn sich infolge des Wärmegradienten Dehnungskräfte senkrecht zur Plattenebene ausbilden, die nun keine Auswölbung mehr verursachen, sondern lediglich entsprechende Änderungen in den Abstandsräumen zwisehen den Platten 10. Diese behalten dadurch normalerweise auch ihre zur Plattenebene parallele Einbaulage bei. Darüber hinaus ermöglicht die Plattenkonstruktion auch ein spannungsfreies Verschwenken benachbarter Platten 10 gegeneinander, so daß kein Bruch mehr eintritt, auclrdann, wenn beim Transport oder beim Einbau Kräfte im Sinn einer Auswölbung der Brennerplatte wirken.

Fig. 7 zeigt einen perspektivischen Teil ausschnitt zum zweiten Ausführungsbeispiel, dessen nicht dargestellter Rahmen im wesentlichen dem Rahmen 11 nach Fig. 1 entspricht. Beim zweiten Beispiel ist die Anordnung so getroffen, daß in zwei parallelen Ebenen sich reihenweise senkrecht überschneidende Stützdrähte 30, 31 eingespannt und beide Reihen in entsprechenden Ausnehmungen in verschiedener Höhe an paarweise zueinander senkrechten Seitenwänden der Platten 34 versenkt angeordnet sind. Die beim zweiten Beispiel mit Faserstoffmatten 33 umhüllten Platten 34 sind nach der gleichen Art wie die Platten 10 nach F i g. 1 spannungsfrei und gegeneinander dicht zusammengehalten, jedoch durch die Stützdrähte 30 und 31 von allen vier Seiten.

Aus Fig. 8 ist die entsprechende Konstruktion des dritten Beispiels ersichtlich, dessen Stützdrähte mit 39 bezeichnet sind. Das Wesentliche dieser Ausführungsform besteht darin, daß zur zusätzlichen Abstützung am Metallrahmen 36 über Haltebügel 35 mindestens eine Tragstange 37 außerhalb der Plattenebene befestigt und die Tragstange ihrerseits über entsprechende Querstützen 38 fest mit den Stützdrähten 37 verbunden ist, wie F i g. 9 an einem vergrößerten Ausschnitt in perspektivischer Darstellung zeigt. Der Rahmen 36 des dritten Ausführungsbeispiels ist ohne Verschraubung auf einen entsprechenden Ansatz des Gehäuses 40 aufgelegt, so daß auch hier an keiner Stelle Wärmedehnungskräfte auftreten können. Die zuletzt beschriebene Ausführungsform eignet sich für Brennerplatten extrem großer Abmessungen und zeigt das Prinzip, mit welchen Mitteln man die Lochplätten in beliebiger Weise und einwandfrei abstützen kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brennerplatte für gasbeheizte Wärmestrahlungsgeräte, deren von zahlreichen Gasströmkanälen durchsetzte Kecamikbausteine dicht aneinanderliegend von einem Metallrahmen umfaßt und durch die Verbrennungswärme der hindurchströmenden Heizgase zur Abgabe von Strahlungswärme erhitzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbausteine in Form gelochter Platten (10) reihenweise an den einander benachbarten Seitenflächen mit Ausnehmungen (28, 29) versehen, durch in diese Ausnehmungen (28, 29) hineinpassende und im Metallrahmen (11) eingespannte Stützdrähte (21) unabhängig voneinander festgehalten und durch Zwischenlagen aus hitzebeständigen Faserstoffmatten (22) gegeneinander abgedichtet sind. .

2. Keramikplatte nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei parallelen Ebenen sich reihenweise senkrecht überschneidende Stützdrähte (30 ,31) eingespannt und beide Reihen in entsprechenden Ausnehmungen in verschiedener Höhe an paarweise zueinander senkrechten Seitenwänden der Bausteine (34) versenkt angeordnet sind.

3. Brennerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Metallrahmens (11) in zwei parallelen' Ebenen sich reihenweise senkrecht überschneidende Stützdrähte (21, 24) eingespannt- sind, wovon eine Reihe außerhalb der Bausteine (10) verläuft und zu deren Auflage dient.

4. Brennerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Abstützung am Metallrahmen (36) über Haltebügel (35) mindestens eine Tragstange (37) außerhalb der Plattenebene befestigt und.die Tragstange ihrerseits über entsprechende Querstützen (38) fest mit den Stützdrähten (37) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen