DE1815256A1 - Infrarotstrahler - Google Patents

Description

• Infrarot strahler Die Erfindung bezieht sich auf einen Infrarotstrahler, der insbesondere zur Aufheizung von Heizwasser, also zum Einbau in einen Heizkessel, und zur Warmwasserbereitung besteht ist. Dabei besteht die Brennerabschlussplatte, in der die Strahlungswärme erzeugt wird, aus einer mit dicht nebeneinander angebrachten, parallel durch diese verlaufenden Kanälen versehenen KeramikplatteN, in die das Brennstoff-Luft-Gemisch von rückwärts eintritt und in der Platte verbrennt, wodurch die Platte glühend wird und an der dem Gemischeintritt gegenüberliegenden Seite eine intensive Hitze ausstrahlt.
• Die bekannten Brenner dieser Art bestehen aus einem -meistens schüsselförmiben- Gehäuse, das aus Stahlblech oder aus Gusseisen hergestellt ist und das als Mischraum fur das Brennstoff-Luft-Gemisch dient. Bei Verwendung gasförmigen Brennstoffs wird dieser-dilsch eine Düse in die Mischkammer eingesprüht, wobei die Verbrennungsluft durch Injektorwirkung aus der Atmosphäre angesaugt wird. Das dadurch entstehende Gas-Luft-Gemisch tritt in ein Mischrohr ein und wird nach Austritt aus diesem durch Leitbleche so gelenkt, dass es von rücKwärts gleichmässig in die Kanäle der Brennerabchlussplatte eintritt-, die den Abschluss des Gehäuses bildet.
• Bei Verwendung flüssigen Brennstoffs ist es bekannt, durch Aufheizung des Gehäuses aui die Vergasungstemperatur des Brennstoffs eine Vergasung dieses Brennstoffes in der Mischkammer zu erreichen, wonach das entstehende Gas in etwa der gleichen Art mit der Luft vermischt wird, wie beim Betreiben des Brenners mit gasförmigem Brennstoff.
• Die bekannten Strahler strahlen die entstehende wärme nach einer Richtung aus, d.h. die Wärmestrahlen sind immer unter dem gleichen Winkel direkt auf die Gegenstände oder die Personen gerichtet, die insbesondere davon profitieren sollen. In entfernten Ecken eines Raumes kann beispielswiese eine Temperatur von 50 herrschen, während an Arbeitsplätzen, die von den Strahlern angestrahlt werden, So bis 22o oder mehr herrschen. Die Infrarotstrahler sind eEhaib für Raumbeheizung dadurch, dass nicht benutzte Teile des Raumes nicht mitbeheizt werden, besonders wirtschaftlich, im Vergleich zu anderen Heizsystemen, bei denen die luft erwärmt werden muss und für Personen erst dann ein angenehmes Gefühl entsteh-t, wenn der ganze Raum auf eine Temperatur von 20 bis 220 gebracht worden ist.
• Für bestimmte Zwecke ist es aber ein Nachteil, wenn die Wärme nur nach einer Richtung ausgestrahlt wird. Dieses ist besonders dann der Fall, wenn mehrere Gegenstände gleichzeitig erwärmt werden sollen, oder wenn die zu erwarmenden Gegenstände nur zum Teil von der die Strahlen aussendenden Fläche erfasst werden können. Man muss dann mehrere Brenneranlagen anbringen, was leicht unrentabel wird.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Mischkammer aus einem Gehäuserahmen besteht, dessen Wände an mehreren Seiten durch mit Verbrennungskanälen versehene Keramikplatten abgeschlossen sind, und dass das brennstoff-Luft-Gemisch durch ein oder mehrere Düsen in die Mischka.mer eingeführt wird, vor denen sich jeweils je ein Mischrohr befindet und gegebenenfalls soviel Leitbleche angebracht sina, dass das aus dem oder der Kischrohren austretende Brennstoff-iuI't-Gemisch gleichmässig in sämtiiche mit Keramikplatten versehene Wände einströmt.
• Ein derartiger Strahler sendet seine Strahlen nach mehreren Richtungen auf die Gegenstände, die erhitzt werden sollen. Er icann in ein geschlossenes System, wie zum Beispiel einen Heizwassersesselj 30 eingesetzt werden, dass er das Heizsystem mit hohem Wiricungsgrad erhitzt.
• Es sind kastenförmige Strahler gemäss der Erfindung möglich, bei denen die Oberfläche und zwei senkrecht dazu verlaufende Längsflächen aus Keramikplatten bestehen, während die von diesen drei Flächen umgebene Stirnfläche zur Aufnahme der Mischrohre dient, die das Gasanschlussteil und die Düse tragen. Zusätzlich kann auch die andere Stirnfläche als strahlende Keramikfläche ausgebildet sein.
• mach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung hat der Infrarotstrahler die Form eines Vielecks, wobei mehrere oder sämtliche Flächen aus Keramikplatten mit Verbrennungskanälen bestehen, während eine der beiden von den Vieleckflächen eingeschlossene Fläche das oder die Mischrohre mit dem Gasanschluss und der Düse trägt.
• Die Gestalt des Strahlers kann je nach dem Verwendungszweck gewählt werden, ebenso die Anzahl der Düsen mit je einem Mischrohr und die Anzahl und Anordnung der Leitbleche.
• wie Versuche in der Praxis gezeigt haben, iste-e es durch die Anordnung der leitbleche durchaus möglich, eine gleichmassige Verteilung des Gemisches auf sowohl dreiseitige mit keramischen Platten versehene Kastenstrahler als auch auf die in Borm einer pimpel ausgebildeten achteckigen Strahler zu erreichen.
• bach einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung besteht das leitblech aus einem das Mischrohr auf eine bestimmte länge umgebenden gelochten Blech mit einer freien Austrittsfläche von 30 bis 50%, Dadurch wird eine gleichmässige Verteilung des Gemisches, das nach Austritt aus dem Mischrohr in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird, gewährleistet.
• Auf Grund der Löcher im Leitblech werden auch die neben dem Leitblech verlaufenden keramischen Wände gleichmässig mit Gemisch beliefert.
• Die Strahler werden mit den gleichen Drucken betrieben wie die bekannten Flachstrahler. Sie können mit Stadtgas von rmalem Druck und Propangas bzw.
• Erdgas beliefert werden.
• Die Plattenstärken sind die gleichen wie bei den bekannten Strahlern, nämlich 8 bis 12 mm. Die Kanäle haben einen Durchmesser von 0,8 bis 1,3 mm und werden dicht zusammengeschoben Der rechteckige Kastenstrahler ist beispielsweise zum Einbau in einen Heizkessel geeignet, bei dem die Abstrahlung nach drei Seiten auf da s Heizsystem geschieht. Auch der achteckige Ampelstrahler kann für eine derarte Anlage verwendet werden.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Dabei zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kastenstrahlers.
• Fig. 2 zeigt einen Strahler in 8-Eck-Form im Schnitt, zu dem Fig. 2a den Querschnitt darstellt.
• Fig. 3 zeigt einen Heizkessel mit einem Kastenstrahler gemäss Fig. 1 Fig. 3a ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 3, Fig. 4 zeigt einen Heizkessel mit eingebautem Strahler gemäss Fig 2, Fig 4a zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 4.
• In Fig. 1 ist 1 ein Infrarotstrahler in Form eines rechteckigen Kastens, bei dem die Wände 2,) und 4 aus keramischen Plättchen zusammengesetzt sind, die mit Verbrennungskanälen 9 versehen sind Die drei Strahlerwände 2,) und 4 werden durch den Rahmen lo zusammengehalten, wobei die Kanten durch Winkel 7 gebildet werden. Die Keramikplatten sind untereinander durch Drähte 8 verbunden, die durch eingefräste Nuten hindurchgehen. In die Stirnfläche 11 des Strahlers sind zwei Mischrohre 17 eingesetzt, auf deren aussen liegenden Enden je eine Anschlusskappe 12 für den Brennstoff sitzt. In der Anschlusskappe 12 sitzt ein Ring 13, der durch Stege t4 in der Anschlusskappe 12 gehalten ist. In dem Ring 13 sitzt ein Anschlusskörper 15, in dem zentrisch die Düse angeordnet ist, und in den senkrecht dazu der Gasanschluss 18 mündet.
• Die beiden Düsen versprühen den Brennstoff in die Mischrohre 17, in die sie zentrisch eingesetzt sind. Die luft wird durch Injektorwirkung von rückwärts zwischen den Stegen 14 aus der Ltmosphäre angesaugt. In dem Strahlergehäuse befinden sich Leitbleche (nicht gezeichnet), die so gerichtet sind, dass der Brenner stoff gleichmässig in die drei aus keramischen Platten bestehenden Strahlerwände eintritt. (hier nicht gezeichnet) Vor einer der Wände 2,) und 4 ist eine Zündeinrichtung angebracht (nicht gezeichnet), die das in die Brennstoffkanäle 9 eintretende Gemisch zündet.
• Fig. 2 zeigt einen Strahler in Form eines 8-Scks, bei dem sämtliche Wände 2 aus keramischen Platten mit Verbrennungskanäien bestehen, in der Art, wie sie in Pig. 1 zu sehen sind. Hierbei ist ein Mischrohr mit seinen Anschlussteilen, die dem in Fig. 1 entsprechen, in die Stirnwand 11 eingesetzt.
• Wenn die Strahler mit flüssigem Brennstoff betrieben werden, so ist eine Vorrichtung zum Aufheizen des Gehäuses bis zur Vergasungstemperatur des Brennstoffes einzubauen. Dieses kann-eine Heizvorrichtung im Gehäuse sein. Das Gehäuse kann auch durch das Gas auf die Vergasungstemperatur des Brennstoffs vorgeheizt und dann auf Öl umgestellt werden. Es ist dann eine entsprechende Ölzuleitung mit Pumpe erforderlich und eine Möglichkeit der Umstellung von Gas auf 31.
• In den Fig. 3 und ja ist ein Heizkessel dargestellt.
• in den ein Infrarotstrahler 1 gemäss der Erfindung in Kastenform als Heizquelle eingebaut ist. In den Wasserkessel in Fig. 3 tritt das kalte Wasser durch die Leistung 21 ein, während das aufgeheizte Wasser durch die Leitung 22 austritt. Der mit Wasser gefüllte Kessel: ist mit Rohren 19 durchzogen, die nach beiden Seiten offen sind.
• In dem Raum 13 ist auf dem Boden des Kessels der Infrarotstrahler 1 eingebaut, der die Form eines langgestrecken Rechtecks hat und mit zwei Gasanschlusskörpern mit Kappen 12 versehen' ist. Die in den keramischen Platten erzeugte Strahlungswärme wird direkt von den Wänden 2, ) und 4 auf die Wände des Wasserbehälters gestrahlt.
• In die Rohre 19 treten die Abgase ein, durch die das Wasser zusätzlich aufgeheizt wird. Die Erhitzung des Wassers geschieht also primär durch Abstrahlung und ausserdem sekundär durch die Abgaswärme. In den Heizkessel kann ausserdem ein Warmwasserboiler oder Durchlauferhitzer eingebaut werden.
• In Fig. 4, mit Draufsicht Fig. 4a, ist ebenfalls ein Heizwasserkessel dargestellt, bei dem ein Infrarotstrahler in Form des Ampelstrahlers gemäss Fig. 2 eingebaut ist. such hierbei sind in den Heizkessel Abgasrohre 19 eingebaut, die von dem Abgas durchströmt werden und das durch die Strahlungsflächen des Strahlers angeheizte Wasser zusätzlich aufheizen.
• Der Einbau eines Infrarotsrahlers gemäss der Erfindung bietet eine grosse Anzahl von Vorteilen.
• -ei einer Heizkesselanlage, wie sie in den Fig.3 und 4 dargestellt ist, wird der grösste Teil der Wärme durch direkte Strahlung erzeugt.
• Die Wärmestrahlung hat den besonderen Vorteil, dass eine grosse Wärmemenge in einer sehr kurzen Zeit ein heit pro Fläche übertragen werden kann.
• Die Bildung von Kondenswasser an den den Strahler umgebenden Kesselwänden wird vermieden, da die Wände durch die Strahlung so stark aufgeheizt werden, dass die erneratur über dem Baupunkt des Wassers egt.
• Der Wirkungsgrad des Heizkessels ist bei der Verwendung des erfindungsgemässen Infrarotstrahlers ausserordentlich hoch. Denn die Infrarotstrahlungswärme hat einen Wirkungsgrad von ca. 65X, zu der zusätzlich die Abgaswärme mit einem Wirkungsgrad von 20 bis 2 hinzutritt. Der Gesaintwirkungsgrad ist also 89 bis 90%.
• Die Anwendung eines Infrarotstrahlers gemäss der Erfindung ermöglicht eine sehr kleine Bauart der Heizanlage. Denn ohne eine Anwendung von Strahlungswärme, also-bei der Verwendung normaler Heizanlagen, müsste die Oberfläche der Heizrohre ganz erheblich grösser sein, wenn die gleiche Wärme erreicht werden sollte. Auch wird bei der erfindungsgemässen Anlage eine sehr grosse Wärmemenge zwischen zwei kleinen Austauschflächen übertragen.
• Dazu kommt noch, dass bei der flammenlosen Verbrennung eines Infrarotstrahlers der Abstand zwischen Brenner und Kesselwand wesentlich kleiner gehalten werden kann, als bei einem Brenner mit offener Flamme, wodurch die Bauform weiterhin kleiner gehalten werden kann.
• Schliesslich haben die Heizanlagen mit dem-erfindungsgemässen Infrarotstrahler eine wesentlich; schnellere Aufheizzeit als die mit bekannten Heizquellen.
• Hinzu kommt noch, dass keine Stillstandsverluste entstehen, da keine Zweitluft erforderlich ist, sondern die ganze Luft nach dem Injektorprinzip angesaugt wird.
• Dadurch ist eine Entlüftung unnötig.
• Es ist klar, dass die hohe Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Strahlers und die übrigen vorher aufgeählten vorteilhaften Eigenschaften den Strahler auch für andere Anlagen geeignet machen. Zum Beispiel kann er in Tunneltrockner eingebaut werden. Jedoch ist er auch für offene Räume geeignet, wo eine Heizung mehrerer Gegenstände oder Arbeitsplätze erforderlich ist. Die Form des Strahlers,also wieviel Wärme ausstrahlende Wände er haben soll, richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungs zweck.
• Der Kastenstrahler kann natürlich auch mit nur 2 gegenüberliegenden Abstrahlungsseiten aus Weramikplatten versehen sein. Das käme zum Beispiel in einem Raum infrage, in dem sich auf 2 Seiten Xrbeitsplätze befinden, wobei der Strahler in der Mitte zwischen diesen beiden Plätzen angebracht ist.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Infrarotstrahler mit keramischer Brelmerplatte, die mit parallel zueinander verlaufende Verbrennungskanälen versehen ist, in die das Brennstoff-Luft-Gemisch aus der Mischkammer eintritt und nach Zündung des Gemisches die Platte zum Glühen bringt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischakammer aus einem Gehäuserahmen besteht, dessen Wände an mehreren Seiten durch mit Verbrennungskanälen versehene Keramikplatten abgeschlossen sinc, wobei das Brennstoff-Luft-Gemisch durch ein oder mehrere Düsen in die Mischkammer eingeführt wird, vor denen sich jeweils je ein Mischrohr befindet und gegebenenfalls so viel leitbleche angebracht sind, dass das aus den oder den ischrohrer. austretende Gas-Luft-Gemisch gleichmässig in sämtliche mit Keramikplatten versehene Wände einströmt.

2. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form eines rechteckigen Kastens hat, bei dem die Oberfläche und zwei senkrecht dazu stehende flachen mit gelochten Keramikplatten bestückt sind, während die von dieser Oberfläche und den beiden senkrecht dazu stehenden mit rserawikplatten bestückten Flächen eingeschlossene Fläche zur Aufnahme des oder der Mischrohre dient, in die das Brennstoff-Anschlusstück mit den Düsen eingesetzt ist.

Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form eines Vielecks hat, wobei mehrere oder sämtliche Plächen aus Keramikplatten mit Verbrennungskanälen bestehen, während eine der beiden von den Vieleckflächen eingeschlossene Fläche das oder die Mischrohre mit dem Brennstoffanschluss und der Düse trägt.

S. Intrarotstrahler nach den Ansprüchen 1 bis , dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech aus einem das Mischrohr auf eine bestimmte Länge umgebenden zylinderförmigen gelochten Blech mit einem freien Austrittquerschnitt vn 30 bis 50% besteht.

5. Infrarotstrahler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Keramikplatten der Wände 2,j und 4 durch Drähte zusammengehalten sind, die durch eingefräste Nuten hindurchgehen.

t t einem Infrarotstrahler gemäss Anspruch 1 ausgerüsteter Heizkessel, dadurch gekennzeichnet, dass ein in rechteckiger Kastenform mit dre Strahlungsseiten versehener Infrarotstrahier so im Heizkessel in einen rechteckigen Raum ## eingebaut ist, dass der Wasserbehälter die drei Abstrahlungsseiten des Infrarotstrahler, mit Abstand umgibt und dass der das Wasser enthaltende Wesselraum mit offenen Rohren durchzogen ist, die so angeordnet sind, dass die Abgase des Infrarotstrahler in sie einströmen.

7. Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Abgasrohre in einen Raum einmünden, der der Einströmungsseite des Abgases entgegengesetzt ist, wobei dieser Raum einen Abzug besitzt.

8. Heizkessel mit einem Infrarotstrahler gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarotstrahler zentrisch in den Kessel so eingebaut ist.

dass der Wasserraum den strahler allseitig mit Abstand umgibt, während das Mischrohr bzw. die Mischrohre mit dem Brennstoff-Anschlussteil nach dem Boden des Kessels gerichtet sind, wo sich kein Wasser befindet.