DE1949797A1 - Infrarot-Brenner sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

30. September 1969 Cz./U. Anmelder:

Columbia Gas System Service Corporation, .120 East ill Street, New York, New York 10017, U.S.A.

Infrarot-Brenner sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner

Herstellung

Die Erfindung betrifft Gasbrenner und weiterhin im besonderen die Gestaltung der Durchgangsöffnungen in Infrarot-Brennern, durch welche das Luft- und Gasgemisch unmittelbar strömt, bevor es die Zone erreicht, in der es gezündet wird, und weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Brenner.

In Infrarot-Gasbrennern vom Typ der vorliegenden Erfindung strömt das Gemisch aus Luft und entflammbarem Gas von einer Empfangskammer durch eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen in den Raum, in dem die Verbrennung stattfindet. Abweichend von üblichen Gasbrennern des Nicht-Infrarot-Typs, die von einer sekundären Luftzufuhr für ihren Betrieb abhängig sind, benutzt der Infrarot-Brenner normal keine sekundäre Luftzufuhr und konsequenterweise muß der Luftansauger all die Luft einziehen, die für die Verbrennung benötigt wird. Konsequenterwelse ist daher In Infrarot-Brennern das Gas-Luft-Gemisch in der Kammer unterhalb der Durchgangs öffnungs plat te angenähert stöchiometrisch und daher hoch entflammbar. Es ist wichtig, daß die Geschwindigkeit des Luft-Gas- Gemisches, welches durch jede Durchgangsöffnung strömt, größer 1st

001 SiSfOW+ . ₂.

* Üb«* (0451) 73IH, Privofi Dr. H. Wikfcwt, Curau (0450S) 210 · Dipl.-Inf. Th. Wlldttn, lübetk (0451) 251 5» Bonki CoaiiiMnbaRk A. G., FiI. Üb«*, Kto.-Nr. 39 0117 Postidudu Hamburg 138119

als die Geschwindigkeit, mit der sich die Flamme durch das Gemisch bewegt. Wenn das nicht stimmt, wird sich die Flamme in der Verbrennungszone durch die Durchgangsöffnungen hindurch ausbreiten und in die Beruhigungskammer gelangen, wodurch ein Zurückschlagen der Flamme in die Kammer erfolgt und dadurch der sachgemäße Betrieb des Brenners verhindert ist. Gleichzeitig ist es wünschenswert, daß der Infrarot-Brenner in Betrieb bleibt, um sich das sogenannte naturgemäße Ansaugen oder das Selbstansaugeprinzip nutzbar zu machen, nach welchem die Luft unter atmosphärischem Druck zugeführt und mit dem unter Druck stehenden Brenngas vermischt wird. Selbstansaugende Systeme haben den Vorteil der Einfachheit sowohl im Aufbau als auch im Betrieb, aber sie sind nicht immer fähig, das Luft-Gas-Gemisch auf einem genügend hohen Druck zu halten, um eine ausreichende Geschwindigkeit durch die Durchgangsöffnungen zu erhalten. Dieses Problem wird insbesondere gegenwärtig, wenn es nötig 1st, daß der Strömungswert bzw. die Durchflußmenge über einen beträchtlichen Bereich einstellbar sein soll, um so eine Abstimmung oder eine Einstellung der Wärme vorzusehen, die durch den Brenner erzeugt ist. Indem konventionelle DurchgangsÖffnungs-Gestaltungen benutzt werden, 1st das größte Verhältnis, das selbstansaugende Brenner erzeugen können, zwischen den Maximum- und Minimumwerten ungefähr 2:1.

Es 1st eine Aufgabe der Erfindung, eine Durchgangsöffnungs-Gestaltung vorzusehen, die einen selbstansaugenden Brenner ermöglichet, um über einen weiten Bereich oder über weite Bereiche des Gasflusses bzw. der Gasströmung arbeiten zu können, ohne dabei die Gefahr des Flameenrückschlags aufzuweisen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Gestaltung vorzusehen, die die Flamme veranlaßt, lediglich Innerhalb der gewünschten Zone In der Durchgangsöffnungsplatte zu brennen, ohne Rücksicht auf die Menge., die zu dem Brenner geliefert wird.

Eine weitere Aufgabe ist das Vorsehen einer solchen Gestaltung, die der Wärme erlaubt, von der ganzen Oberfläche der Durchgangsöffnungsplatte, in der die Durchgangsöffnungen gebildet sind, abgestrahlt zu werden.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einfache und billige Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung einer Durchgangsöffnungsplatte vorzusehen.

Diese und andere Aufgaben werden zum Teil klar und zum Teil näher ausgeführt in der unten stehenden Beschreibung, In der mehrere Ausführungsbeispiele in Verbindung mit Zeichnungen näher erläutert sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen etwas schematischen senkrechten

Schnitt durch eine Ausführungsfora nach der Erfindung,

Flg. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer Gruppe von Durchgangsöffnungen gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen noch größer vergrößerten Querschnitt

von einer der Durchgangsöffnungen nach Fig. 2,

Flg. 4 und 7 ähnliche Ansichten wie Fig. 3, jedoch zeigen sie andere Ausführungsfonaen der Erfindung,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3» jedoch ist eine konventionelle Durchgangsöffnungs-

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Gestaltung dargestellt,

Fig.6 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungs· form nach der Erfindung,

Fig. 8 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht eines Teiles der Fertigungsform, mit welcher eine Durchgangsöffnung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7 gebildet wird.

Nach den Fig. 1 und 2 schließt ein Infrarot-Brenner 2 .. eine keramische Durchgangsöffnungsplatte k ein, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 6 enthält, durch welche das Gemisch aus Brenn-

" gas und Luft hindurchströmt, bevor es gezündet wird. Die Durchgangsöffnungsplatte k bildet die obere Wandung einer geschlossenen Kammer 8. Das Gemisch aus Luft und Gas tritt in die Kammer durch ein zylindrisches Rohr 10 ein. Unter Druck stehendes Gas strömt von einer Versorgungsleitung 12 durch eine Düse 14, die sich in dem nach außen erweiterten offenen Ende des Rohres 10 befindet. Die ringförmige Zone oder der Raum zwischen der Düse Ik und dem Rohr 10 erlaubt der atmosphärischen Luft, durch die Bewegung aufgrund der Strömung des Gases (siehe Pfeile) in das Rohr 10 eingezogen bzw. eingesaugt zu werden.

Die Düse Ik Ist s© konstruiert und aufgebaut, daß ausreichend atmosphärische Luft in die Düse eingesaugt werden kann_a wodurch 3in Lmft-Gas-ieialselh esatstefet_g welches stöehiometrlseii ist und dafeer eiae vollständige Verbrennung unterhalten kann, ohne die Einführung einer sekundären Luftzufuhr in die Brennkammer nötig zu machen. Die in das Rohr 10 eingesaugten Bestandteile Gas und Luft werden gesls©l3it₉ wenn sie in die Kammer 8 eintreten. Das Oemissln passiert dann die Durchgang»öffnungen 6 und wlxd an-

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grenzend an die obere Fläche der Durchgangsöffnungsplatte 4 gezündet. Ein Gitter 16, das in kurzer Entfernung oberhalb der Durchgangsöffnungsplatte 4 angeordnet ist, absorbiert Wärme von der Flamme und erglüht, wodurch der Betrag abgestrahlter Wärme vergrößert ist. Jede der Durchgangsöffnungen 6 hat die Form einer Venturidüse, und jeder horizontale Querschnitt jeder Düse entlang ihrer Länge ist kreisförmig. Anstatt jedoch zylindrisch zu sein, können die DurchgangsÖffnungen auch einen vertikalen Querschnitt gemäß Flg. 3 aufweisen. Die Durchgangsöffnungswandung 18 krümmt sich einwärts vom unteren Ende (Einlaufstelle) der Durchgangsöffnung 20 bis zu einem zentralen Düsenhaisteil 22, wodurch ein leicht konvexes Zwischenteil 24 gebildet ist. Oberhalb des verengten Düsenhaisteiles 22 erweitert sich die DurchgangsÖffnung so, daß im allgemeinen ein sich konisch erweiternder Bereich 26 entsteht.

Wenn das Gasgemisch, das die Durchgangsöffnung durchströmt, den Düsenhaisteil 22 erreicht, vergrößert die Verringerung der Durchmessergröße der Durchgangsöffnung die Geschwindigkeit des Gas gemisches, so daß dieses sich mit einer hohen Geschwindigkeit durch das Düsenhaisteil bewegt.

Die Vergrößerung der Gasgeschwindigkeit ist das Ergebnis zweier Faktoren. Der erste Faktor, der die Vergrößerung der Ge schwindigkeit bewirkt, ist der gerundete Einlaufteil 30 (siehe Pig. 3 und 4), der, in Unterscheidung zu den standardmäßigen scharfkantigen Einlaufteilen 30' (siehe Flg. 5) der üblichen vorbekannten Durchgangsöffnungen, eine näherungsweise um 35 % größere Geschwindigkeit des Gasgemisches beim selben Gasdruck

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erlaubt. Dieses resultiert aus einer Verbesserung des Durchgangsöffnungskoeffizienten (Eintrittsverlustziffer) von angenähert 0,6 für eine DurchgangsÖffnung nach Fig. 5 bis auf 0,95 für eine Durchgangsöffnung nach Fig. 3. Da der Strömungswert bzw. die Strömungsgeschwindigkeit der Eintrittsverlustziffer direkt proportional ist, vergrößert sich die Geschwindigkeit um denselben Faktor, d. h. 35 %.

Der zweite Faktor, der die Vergrößerung der Geschwindigkeit bewirkt, besteht in dem divergent verlaufenden Abschnitt 18, der aufgrund seiner Druckrückgewinnungsfähigkeit eine viel größere Gasströmung bei demselben Druckdifferential erlaubt, z.B. geht aus einer Betrachtung der DurchgangsÖffnung nach Fig. 5 mit einem gegebenen Gasdruck und der DurchgangsÖffnung nach Flg. 3 mit demselben Gasdruck hervor, daß sich ein größeres Gasvolumen beim Durchgangsöffnungsaufbau nach Fig. 3 ergibt. Die Kombination dieser zwei die Geschwindigkeit erhöhenden Faktoren führt zu einer Geschwindigkeit Im Düsenhaisteil der DurchgangsÖffnung, die angenähert 3,5 bis 4 mal größer 1st als die Geschwindigkeit des Gasflusses bzw. der Gasströmung in einem zylindrischen Durchgang nach Fig. 5. Eine DurchgangsÖffnung mit dem Aufbau nach Fig. 3 wird daher angenähert 3*5 bis 4 mal so viel Gas und Luft durch lassen als eine Durchgangsöffnung mit einem Aufbau nach Flg. 5 mit gleicher Düsenhmlsquerschnittsflache.

Zusätzlich hat die gerundete Einlaufeteile 30 die nützliche Wirkung der Unterblndung der Bildung von Wirbelströmungen oder Störgrößen in dem Gasstrom, und es werden, abweichend Ton den konventionellen zylindrischen Durchgangsöffnungen nach Fig. 5,

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keine Störgrößen in der Gasströmung entlang der Wandung der Durchgangsöffnung erzeugt, welche Störgröße zu einem langsamen Bewegen eines Teiles des Gasstromes führen ₃ was die Möglichkeit vergrößert, daß u Flsaiae auf ihrem Weg zurück eta^sh die Düse brennt und dadurch ein Zurückschlagen der Flamme in die Kammer veranlaßt.

Die schnell?, gleichförmige Strömung des Gas-Luft-Gemisches durch den Düsenhaisteil 22 nach der Erfindung vermeldet ein Zurückschlagen der Brennerflamme in die Kammer 8. Das Vorrücken der Plaase strömungsaufwäris in den? strömenden Gas und der strömenden Luft ist turner geringer ils «ley Minimumwert der Strömung durch den Düsenhals. Daher άβϊϊώ. tue Flamme sich in Richtung auf den Düsenhaie biegen, siel: aber niemals duroh den Düsenhals hindurchbewegen ^

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Die Vergrößerung des Str^aiungöVsyti-.si ö©~ "^sös als der Kontur der DurchgangsSffn-mg ist besoms!⁵? e><·^ geprägt sslt einem se Ib st an saugen G ar, ir^s^e^i^ ζ. B. wie eines ü@v gezeigten, weil solche Systeme das Luft-Gas-aemisch bei relativ geringen Drücken liefern. Aufgrund dieser Vergrößerung erlaubt die vorliegende Erfindung eine sichere und zuverlässige Betriebsweise des Brenners bei viel geringeren Drücken als konventionelle Strahlungsbrenner. Aus diesem Grund ist es möglich₉ Brenner, die die vorliegende Erfindung enthalten, über einen viel größeren Bereich der Strömungswerte einzustellen, als es bisher bei den selbstansaugenden Brennern möglich gewesen 1st, die konventionelle DurchgangsÖffnungen enthalten.

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Eine weitere Schwierigkeit, hervorgerufen durch konventionelle zylindrische Durchgangsöffnungen, ist die, daß, wenn die Geschwindigkeit der Gasströmung zu groß ist, die Flamme abgehoben oder abgenommen werden kann von der Durchgangeöffnungeplatte, anstatt in einer Position gehalten zu werden, die unmittelbar an die Durchgangsöffnungsplatte angrenzt. Der sich erweiternde Teil der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem, weil die große Verringerung der Geschwindigkeit des Gasgemisches, die stattfindet, weil der Durchmesser der Durchgangsöffnung zunimmt, bis zur oberen Fläche der Durchgangs öffnungsplatte ¹J heranreicht. Aufgrund des großen Abfalls der Geschwindigkeit des Gasgemisches in dem sich erweiternden Abschnitt 26, fällt der Punkt, bei dem die Gasgeschwindigkeit und die Flammengeschwindigkeit gleich sind, in den Bereich 26. Es ist dieser Punkt der Gleichheit, der den Ort bzw. die Festlegung der Flamme bestimmt.

Es sollte auch ausgeführt werden, daß, wenn Durchgangsöffnungen nach einem Aufbau gemäß der Erfindung benutzt werden, in den Brennerplatten nur ein Drittel bis ein Viertel der Anzahl der Durchgangsöffnungen benötigt werden, um dieselbe BTU-Ausgangsmenge (Wärmemenge) vorzusehen als ein Brenner, bei dem konventionelle zylindrische Durchgangs öffnungen mit demselben Minimum-Durchmesser benutzt werden. Dies ist so ausgeglichen, obwohl nur ein Drittel bis ein Viertel so viele öffnungen benutzt werden, da der Prozentsatz des oberen Oberflächenbereiehs, der mit Durchgangsöffnungen besetzt ist, viel größer 1st als bei konventionellen Brennern. Dies folgt aus dem groß ausgedehnten Bereich am oberen Ende der Durchgangsöffnung. Wohingegen die Anzahl der Durchgangs-

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Öffnungen um den Faktor 4 vermindert ist, ist die Auslaßfläche jeder Durchgangsöffnung durch den Paktor angenähert 10 vergrößert. Daher ist der Prozentsatz der oben liegenden Oberfläche, die von den offenen Löchern eingenommen wird, größer, wodurch die BTÜ-Ausgangswärmemenge für jede Durchgangsöffnung vergrößert ist. Dieser Faktor 1st äußerst wichtig, da die Tendenz der oberen Oberfläche, zu glühen bzw. zu erglühen, beträchtlich vergrößert ist durch die Verminderung des Betrages der keramischen Fläche und die Vergrößerung des Betrages der offenen Fläche. Bei anderen Infrarot-Brennern vorbekannter Art wurde versucht, eine größere Entflammbarkeit durch Herstellen künstlicher Brücken, Erhebungen, Punkte usw. auf der Oberfläche zu erreichen, um die keramische Fläche zu vergrößern, die an den Brenner angrenzt, um mehr keramisches Material angrenzend an den Flammenbereich für größere Entflammbarkeit zu haben. Bei Brennerplatten, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, wird die Vergrößerung bzw. die Erleichterung der Entflammbarkeit in einer weitaus verbesserten Art und Weise durch die Verminderung des Betrages des keramischen Materials zwischen den einander angrenzenden Löchern erreicht, und solche Brennerplatten sind viel wirtschaftlicher herzustellen. Es kann sogar noch eine größere Entflammbarkelt durch die Formgebung des Ausgangsteiles der Durchgangsöffnung erreicht werden, und zwar dadurch, daß der Ausgangsteil Ib erweiterten Teil der Durchgangsöffnung einen hexagonalen Querschnitt aufweist, so daß die Rücken bzw. Rippen zwischen den Löchern noch dünner im Querschnitt werden als das bei den kreisförmigen Querschnitten im erweiterten Teil der Fall ist. Dadurch ergibt sich eine ebene Ansicht, die sehr

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gleich aussieht wie die Wachswandungen einer Bienenwabenstruktur und die eine noch größere Entflammbarkeitswirkung erzeugt, wenn diese gewünscht wird.

Es ist verständlich, daß die meisten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen 6 benötigen. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen, die benutzt werden, und ihre geometrische Anordnung auf der Durchgangsöffnungsplatte hängt von dem Zweck ab, für den der Brenner konstruiert ist. In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß die oberen oder Auslaß-Öffnungen im erweiterten Bereich 26 der Durchgangsöffnungen die ganze Fläche der Durchgangsöffnungsplatte besetzen sollten. Für diesen Zweck sind die kreisförmigen Durchgangsöffnungen in einer Bienenwaben-Weise angeordnet. Die in Fig. 3 gezeigten Durchgangsöffnungen sind nur durch enge, geebnete Rücken, bzw. Rippen 27 getrennt. In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, daß die oberen öffnungen der Durchgangsöffnungen im wesentlichen weniger von der Durchgangsöffnungsplatte besetzen als die ganze Durchgangsöffnungsplatte an Fläche aufweist. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Durchgangsöffnungen 6 z. B. durch geebnete Rippen 29 getrennt, die beträchtlich größer sind als die der Ausführungsform nach Fig. 3.

Fig. 6 illustriert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Reihe länglicher Durchgangsöffnungen 34 aufweist. Der Querschnitt einer dieser Durchgangsöffnungen entlang der Linie 4a-4a ist identisch mit dem Querschnitt, der In Flg. 4 der kreisförmigen Durchgangs öffnung gezeigt ist. Die Endteile 35 der,

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länglichen Durchgangsöffnungen sind halbkreisförmig. Jedes der halbkreisförmigen Endteile weist dieselbe Gestaltung auf «ie eine Hälfte eines der kreisförmigen Durchgangsöffnungen 6 nach der Ausführungsform gemäß Flg. 3· Diese Ausführung·for« bietet den Vorteil, daß weniger Durchgangsöffnungen benötigt werden als bei Brennern, die kreisförmige Durchgangsöffnungen enthalten.

Bei Brennern der beschriebenen Art besteht die Durchgangsöffnungsplatte k normalerweise aus keramischem Material mit einer niedrigen Wärmeleitzahl. Die Durchgangsöffnungsplatte ist geformt in einer Gußform mit einer Anzahl von Kernen, die gleich der Anzahl der gewünschten Durchgangsöffnungen ist. Wenn die Form geöffnet wird, werden die Kerne zurückgezogen, wobei sie die Durchgangsöffnungen hinterlassen. Da die Durchgangsöffnungen der vorliegenden Erfindung am engsten in diesen Halsteil 22 sind und in beiden Richtungen größer werden, kann kein einzelner Kern benutzt werden, um jede der Durchgangsöffnungen zu formen und um dann aus diesen in der üblichen Weise zurückgezogen bzw. entfernt zu werden. Die Fig. 7 und 8 stellen ein Verfahren dar, nach welchem die Durchgangsöffnungen des allgemeinen Typs der Fig. 1 bis k der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können. Fest montiert an der Bodenwandung des Formunterteiles (dessen Teil in Fig. mit kO angegeben 1st) ist eine Gruppe von Kernen 36, die in der Anzahl den Durchgangsöffnungen entsprechen, die in dem Brenner gebildet werden sollen. Die Kerne 36 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie die unteren Teile der Durchgangsöffnungen bilden. Ähnlich montiert auf der oberen Wandung des Formoberteils k2 ist eine ähnliche Gruppe von Kernen 38, die in die Kerne 36 eingreifen und die oberen Teile der Durchgangs-

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öffnungen bilden. Jeder der Kerne 38 besitzt eine zentrale Bohrung, die einen vorspringenden Ansatz des zugehörigen Kernes bündig aufnimmt. Wenn die Formteile zusammengefügt werden, ragt daher der Ansatz jedes Kernes 36 in die Bohrung des zugehörigen Kernes 38 und sichert dadurch eine exakte Ausrichtung der Kerne.

Der zylindrische Teil jedes Kernes kH bildet den Düsenhaisteil der Durchgangsöffnung und erweitert sich angrenzend an die Wandung des unteren Formteiles 40 nach außen, um den konvexen Zwischenteil 24 der Durchgangsöffnung zu bilden. Der Hauptteil des Kernes 38 besitzt im allgemeinen die Form eines abgestumpften Konus und bildet den sich erweiternden Abschnitt 26 der Durchgangsöffnung. Der Kern 38 hat einen zylindrischen Ansatz 46 mit einem flachen Ende 48, der etwas größer ist als der Kern 36. Der Unterschied in den Größen zwischen dem Ende des Kernes 38 und des Kernes 36 erzeugt eine unbedeutende Stufe oder eine Schulter 50 in der Form der Durchgangsöffnung. Die Schulter 50 kann eine Verwirbelung in der Strömung des Luft-Gas-Gemisches durch die Durchgangs-, öffnung erzeugen, aber da solche Verwirbelungen vorkommen könnten, ψ nachdem das Gemisch den Düsenhaisteil 22 durchquert und sich von dem Auslaß entfernt hat_s werden sie keine Schwierigkelten bewirken .

Während des Betriebes kann sich die Flammenfront im allgemeinen in Richtung der Achse der Durchgangsöffnungen innerhalb der gemeinsamen Zone der Flammenfront oder der Auslaßseite der Durchgangsöffnungsplatte bewegen. Wenn der maximale Betrag des Luft-Gas -oemiscfa.es dem Brenner zugeführt wird, bewegt sich die Flammenfront aufwärts zu den Auslaßenden der Durchgangsöffnungen und

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kann sich In der Tat Über die gemeinsame Ebene hinaus bewegen. Jedoch beschränken die Durchgangsöffnungen den Strömungswert solchermaßen, daß die Flamme nicht abgehoben wird, d. h. daß sie sich aufwärts von der oberen Fläche der DurchgangsÖffnungsplatte entfernt. Wenn der Betrag des Luft-Gas-Gemisches reduziert ist, um den Betrag der Wärme zu reduzieren, die von dem Brenner erzeugt wird, wird der reduzierte Wert der Strömung an den Auslaßenden der Durchgangsöffnungen geringer als der Wert, mit dem die Flamme entlang dem Gas-Luft-Gemisch vorrückt. Demgemäß bewegt sich die Flammenfront in das Ende jeder Durchgangsöffnung. Jedoch, entsprechend der konvergierenden Seltenwandungen und des resultierenden verringerten Querschnitts, vergrößert sich der Strömungswert allmählich von dem Auslaßende jeder Durchgangsöffnung in Richtung auf den Düsenhals der Durchgangsöffnung. Daher ergibt sich, mit einer allmählichen Verringerung des Wertes, bei dem das Luft-Gas-Gemisch dem Brenner zugeführt wird, eine entsprechend allmähliche Bewegung der Flammenfront nach unten in die Durchgangsöffnungen. Der Wert der Strömung innerhalb jeder Durchgangsöffnung erreicht sein Maximum im Düsenhals, und der Minimumwert der Strömung In dem Düsenhals 1st größer als der Wert, bei dem die Flammenfront entlang einer Strömung des Luft-Gas-Gemisches vorrückt, für welches der Brenner benutzt wird. Wenn daher der Brenner zurückgedreht bzw. abgedreht wird, um die Wärme zu vermindern, bewegt sich die Flammenfront in die Durchgangsöffnungen hinein, aber sie wird sich nicht in den Düsenhals der Durchgangsöffnungen hineinbegeben.

Die Form der Durchgangsöffnungen ist derart, um eine wirksame und zuverlässige Abstimmung der Wärme vorzusehen, ohne dabei die

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Benutzung von unter Druck stehender Luft in dem Luft-Gas-Gemisch zu verwenden. Die Durchgangsöffnungsgestaltung nach der Erfindung sichert einen optimalen Betrieb für verschiedene Infrarot-Brenner-Anordnungen .

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Claims (13)

1. PATENTANWÄLTE 1 sj A 9 /Ό J

   DR. HUGO WlLCKEN DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

   D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

   jlS 30. September 1969

   Anmelder: "~ 5 _/υ

   Columbia Gas System Service Corporation, *

   120 East Ml Street, New York, New York 10017,U.S.A.

   Patentansprüche

   tjj Brenneraufbau, bei dem ein Gemisch aus Luft und Brenngas eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen zu einer Verbrennungszone passiert, in der eine Plammenfront gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsöffnung durch einen Düsenhals, der einen geringeren Querschnitt aufweist als der gesamte übrige Teil der Durchgangsöffnung, und durch einen Durchgangsöffnungsteil zwischen dem Düsenhals und der Flammenfront mit einem größeren Querschnitt als der Düsenhals gebildet ist, wobei der Querschnitt des Düsenhalses derart ist, daß der Wert der durch ihn gehenden Strömung bei minimaler Zuführung von Brenngas und Luft größer ist als der Wert, bei dem sich die Plammenfront aufwärts bewegt in Bezug auf das strömende Brenngas und die Luft.
2. 2. Brenneraufbau für Luft-Gas-Gemische, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Durchgangsöffnungsplatte mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfaßt, die parallele Strömungswege für das Luft-Gas-Gemisch zwischen der strömungsaufwärts liegenden Seite der Platte und der Plammenfrontseite der Platte bilden, und daß jede Durchgangsöffnung Seitenwandungen besitzt, die von der Flammenfrontseite weggerichtet konvergieren und die einen Düsenhals in jeder Durchgangsöffnung bilden, wobei der Düsenhals das Minimum an Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung besitzt, wodurch der Strömungswert in dem Düsenhals maximal und entlang des Strömungsweges zwischen dem Düsenhals und der Flammenfront geringer ist, wobei

   S Lübeck (0451) 7 58 88, Privat: Dr. H. Wilcken, Curau (04505) 210 · Dipl.-Ina. Th. Wilcken, lübeA (0451) 2 51 59 Banki Commerzbank A. G., FiI. Lübeck, Kto.-Nr. 39 0187 Poslsdieck: Hamburg 1381 19

   der maximale Strömungswert größer ist als der Wert des Vorrückens einer Flamme in dem Luft-Gas-Gemisch.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungsplatte aus keramischem Material hergestellt ist,
4. Jj. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeich-r net, daß die Auslaßenden der Durchgangsöffnungen im wesentlichen die gesamte Fläche der Flaramenfrontseite der Durchgangsöffnungs-) platte umfassen.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 oder ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Flammenfrontseite der Durchgangsöffnungsplatte zwischen jeder Durchgangsöffnung und der am nächsten angrenzenden Durchgangsöffnung im wesentlichen flach ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet_s daß sie eine Strömungskammer einschließt, von der das Luft-Gas-Gemisch in die Durchgangsöffnungen fließt, und daß sie weiterhin eine Einrichtung zur Zuführung des Luft-Gas-Gemisches zu der Kammer einschließt, wobei sie einen Gasinjektor und eine Luftansaugeeinheit umfaßt.
7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsöffnung einen gerundeten Einlaß für das Luft-Gas-Gemisch aufweist.

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8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede DurchgangsÖffnung im allgemeinen rechtwinklig im Querschnitt ausgebildet ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7_t dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsöffnung im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt ausgebildet ist.
10. 10. Gußformaufbau zur Herstellung der Durchgangsöffnungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes Gußformglied mit einer Vielzahl von Kernen, die anzahlmäßig der Anzahl der Durchgangsöffnungen entsprechen, die in der Durchgangsöffnungsplatte vorgesehen sind und die so angeordnet und geformt sind, um den Teil jeder DurchgangsÖffnung zwischen dem Düsenhals und einer der Seitenflächen der Durchgangsöffnungsplatte zu bilden, umfaßt, und daß er ein zweites Gußformglied umfaßt, das in ineinander eingreifender Beziehung mit dem ersten Gußformglied angeordnet ist und das eine Vielzahl von eingreifenden Kernen in Ausrichtung mit den Kernen des ersten Gußformgliedes aufweist und daß jeder Kern so angepaßt 1st, um den übrigen Teil der DurchgangsÖffnung von dem Düsenhaisteil zu der anderen Seltenfläche der Durchgangsöffnungsplatte zu bilden.
11. 11. Gußformaufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern auf den ersten Gußformglied eine axiale Öffnung an seinen freien Ende besitzt, und daß die Kerne auf dem zweiten Gußformglied entsprechend in die Öffnungen der ersten Kerne eingreifen, mit denen sie ausgerichtet sind.

    009815/0487 "* ~
12. 12. Gußformaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen öffnungen in den Kernen zylindrisch sind und daß das Ende jedes Kernes in eine öffnung eingreift, die im wesentlichen den Durchmesser des Düsenhalsteilea besitzt.
13. 13. Verfahren zur Herstellung einer Durchgangsöffnungsplatte für Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Keramik bestehende Durchgangsöffnungsplatte für Infrarot-Gasbrenner mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen dadurch hergestellt wird, daß das in die Gußform^g®^?fe¹?amische Material um eine Vielzahl von ausgerichteten Paaren von Kernen herumgegossen wird, und daß ein Ende jeder Durchgangsöffnung mit einem Kern jedes Kernpaares erzeugt wird, wobei dieser Kern auf einem Gußformteil montiert ist, und daß der übrige Rest jeder Durchgangsöffnung mit dem anderen Kern desselben Kernpaares erzeugt wird, wobei dieser Kern auf dem anderen Gußformteil montiert und mit dem entsprechenden zugehörigen Kern jedes Kernpaares ausgerichtet 1st, und daß die Kerne axial auseinandergezogen werden, wenn die keramische Platte um die zusammengesetzten Kerne herumgegossen worden 1st.