DE2714835C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasbefeuerte Strahlungsheiz­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gasbefeuerte Strahlungsheizvorrichtungen sind in den US-PS 37 85 763; 32 38 099 und 38 24 064 beschrieben; sie sind zwar sehr wirksam und zur Erzeugung von außerordentlich großen Mengen an konzentrierter Infrafrotenergie sehr erwünscht, besitzen jedoch den Nachteil, daß durch die nach oben fließen­ den sehr heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte die Rahmen­ elemente der Brenner auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden und daß aufgrund ihrer Dichtungskonstruktion eine relativ zeitaufwendige Montage erforderlich ist.

Aus der FR-PS 21 09 195 ist eine gasbefeuerte Strahlungsheiz­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 bekannt, bei der die Verbrennungszone an zwei Seiten durch ein Kühlgas begrenzt ist, während die übrigen beiden Seiten nicht begrenzt sind. Diejenige der dort beschriebenen Aus­ führungsformen, die ein Kühlgas vorsieht, besitzt eine ge­ wölbte Fasermatte. Wenn man in dieser Konstruktion die gewölbte Fasermatte durch eine flache ersetzen würde, müßten deren Ränder festzementiert oder verklebt sein, um die Matte an Ort und Stelle zu halten. Jeder geringste Riß oder Spalt in der Befestigungsmasse würde Verbrennungsgemisch entweichen und mit einer Flamme verbrennen lassen, die über die Flamme über der Matrix herausragt, da dieser entweichende Teil des Verbrennungsgemischs den Strömungswiderstand der Matrix nicht zu überwinden braucht. Derartige lange, herausragende Flammen verhindern ein nahes Heranbringen des Brenners an das zu er­ hitzende Substrat, wo die Erhitzung am effektivsten ist.

Darüber hinaus muß die Befestigung der Matrix so stark sein, daß sie der Kraft zu widerstehen vermag, die durch das unter Druck stehende Verbrennungsgas erzeugt wird. Ein typisches Verbrennungsgemisch weist beispielsweise einen Druck von 200 kg/m² auf, und die Matrizes typischer Brenner weisen eine Oberfläche von ½ m² auf, so daß ein Befestigen nur durch Zementieren oder Verkleben ein gewisses Risiko darstellt. Eine andere Ausführungsform mit einer flachen Fasermatte zeigt deshalb die Verwendung von Schrauben, die ihrerseits eine zusätzliche Gefahr für Undichtigkeiten darstellen, durch die Verbrennungsgemisch entweichen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Be­ festigungsmöglichkeit für eine flache Fasermatte zu finden.

Im Zuge der Vorarbeiten zur Erfindung stellte die Anmelderin jedoch fest, daß bei einer absolut dicht sitzenden Matte, die nicht von allen Seiten durch ein Kühlgas begrenzt ist, das Verbrennungsgemisch stagnieren und zu Explosionen führen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, bei einer absolut dicht sitzenden Fasermatte eine Explosion des Verbrennungsgases zu verhindern.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es wurde nicht nur gefunden, daß sich mit einer Flansch­ konstruktion gemäß der Erfindung eine sichere Abdichtung der Fasermatte erzielen läßt, sondern daß überraschenderweise bei einer absolut dicht sitzenden Matte eine Explosion sich nur dann verhindern läßt, wenn das Kühlgas entlang des gesamten Randes der Fasermatte geleitet wird.

Die Verbrennung des gasförmigen Verbrennungsgases nimmt die Form einer Flamme an, welche sich über die ganze Fläche der Plattenseite, aus der das Verbrennungsgemisch austritt, er­ streckt, wobei die Flammenlänge so gering ist, daß die Ober­ flächenfasern bei der Flamme bis auf Rotglut oder noch höher erwärmt werden und eine im wesentlichen kontinuierliche Hitze­ wand bilden, welche einen sehr wirksamen Wärmestrahler dar­ stellt. Durch Erhöhen oder Erniedrigen der Strömungsge­ schwindigkeit und/oder Zusammensetzung des Verbrennungsge­ misches kann die Temperatur der erwärmten Faser reguliert werden.

Der gemäß der Erfindung vorgesehene nichtbrennbare Kühlgas­ strom wirkt als eine Schranke, welche das Verbrennungsgemisch durch die feuerfeste Platte lenkt und er setzt den Verlust an brennbaren Gasen an den Rahmenelementen, welche die Platte halten, auf ein Minimum herab. Indem er eine Schranke für das Verbrennungsgas bildet, vermindert der nichtbrennbare Gasstrom die Bedeutung der in den Patenten 37 85 763 und 38 24 064 gezeigten Dichtung wesentlich, wodurch die zur Montage des Brenners erforderliche Zeit und die Toleranzen der Bauteile erheblich vermindert werden. Der nichtbrennbare Gasstrom setzt auch die Berührung der heißen gasförmigen Produkte, welche von der Verbrennung an der Plattenober­ fläche herrühren, mit den Rahmenelementen wesentlich herab, so daß diese viel kühler gehalten werden und ein Verziehen in der Wärme vermindert wird.

Der schmale Strom von verhältnismäßig kaltem Gas wird zweck­ mäßigerweise bereitgestellt, indem man die poröse Platte auf dem vorspringenden Rand haltert, der von der Kammer für das Verbrennungsgemisch für die poröse Platte getragen wird; ein Schlitz erstreckt sich entlang des vorspringenden Randes und ist mit einer Zufuhr für das nichtbrennbare Gas verbunden.

Ein anderes Merkmal vorliegender Erfindung ist die Konstruk­ tion einer gasbefeuerten Strahlungsheizvorrichtung mit einer Rückplatte, einem röhrenförmigen Rahmenelement mit Rohrschüssen, die sich um den Rand der Rückplatte erstrecken und mit diesem dicht verbunden sind, um eine Kammer für das Verbrennungsgemisch zwischen den gegenüber­ liegenden Rohrschüssen des Rahmenelementes und auf einer Seite der Rückplatte zu umgrenzen, wobei die Rahmenelemente Vorrichtungen zur Aufnahme einer Gaszufuhr in ihr röhren­ förmiges Inneres sowie eine Fläche zur Aufnahme einer porösen feuerfesten Platte zur Abdeckung der Kammer auf­ weisen.

Nachstehende Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Strahlungsheizvorrichtung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Schnittes entlang der Linie 2-2 durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Komponente, welche bei der Herstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 verwendet werden kann;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, welche einige strukturelle Merk­ male zeigt, welche für erfindungsgemäße Strahlungs­ heizvorrichtungen geeignet sind;

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 2; sie zeigt ein wünschenswertes Konstruktionsmerkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 6 ist eine teilweise schematische vertikale Schnitt­ ansicht einer Heizanordnung gemäß der Erfindung;

Die Strahlungsheiz­ vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt die übliche feuerfeste flache Fasermatte 10, die an ihren Kanten durch die oberen Rahmenelemente 21, 22, 23 und 24 gegen einen unteren Rahmen 30 gehalten wird, Der Rahmen 30 umfaßt 4 Rohr­ schüsse von röhrenförmigen Stützen, von denen zwei in Fig. 2 bei 31 und 32 dargestellt sind, welche durch Verschweißen, Verlöten, Verkleben, wie z. B. mit einem Epoxyharz, oder durch eine sonstige gasdichte Verbindung mit den Rändern einer rechteckigen Rückplatte 40 fest verbunden sind (vgl. 42). Die Rückplatte 40 und die 4 röhrenförmigen Stützen um­ schreiben somit eine Kammer für die Verbrennungsgemischbe­ schickung für die Fasermatte 10. Eine Rohrverbindung kann in eine Öffnung in der Rückenplatte auf übliche Art zur Auf­ nahme einer Zufuhrleitung für das Verbrennungsgemisch einge­ schweißt werden, und ein Leitblech, von dem ein Teil bei 44 dargestellt ist, kann angebracht werden, um ein Gleich­ mäßigmachen des Stromes des Verbrennungsgemisches nach allen Teilen der Fasermatte 10 hin zu unterstützen.

Ein oder mehrere Rohrschüsse des röhrenförmigen Stützrahmens können auch ein Anschlußstück 53 aufweisen, welches in eine Öffnung für die Luftzufuhr von einer Pumpe oder einem Lagerungsbehälter eingeschweißt ist. Auch ist ein Austrittsschlitz 55 entlang der oberen Wand 57 des Stützrahmens zum Ablassen der Luft aus dem Inneren der röhrenförmigen Stütz-Rohrschüsse durch den Rand der porösen feuerfesten Platte vorgesehen. Die einzelnen röhrenförmigen Stützen sind an den Ecken des Rahmens auf Gehrung gepaßt, wobei die Gehrfuge durch Ver­ schweißen, Verlöten, Verkleben oder eine sonstige sichere Verbindung abgedichtet ist, um zu verhindern, daß das Ver­ brennungsgemisch aus der Kammer entweicht und daß es ungleich­ mäßig mit der sich durch die röhrenförmigen Stützen be­ wegenden Luft verdünnt wird.

Die oberen Rahmenelemente 21, 22, 23 und 24 sind als Winkel dargestellt, von denen ein jeder einen oberen Flansch 61 auf­ weist, welcher über einem Rand der Außenfläche der Fasermatte 10 liegt, sowie einen abhängigen Flansch 62, der an einem unteren Rahmenelement befestigt ist, beispielsweise mittels der Schrauben 64. Die Schrauben können in Gewinden aufge­ nommen werden, welche sich in den Außenwänden der röhren­ förmigen Stützelemente befinden, und sie können durch Öffnungen im Flansch 62 hindurchgehen. Derartige Öffnungen können in der Richtung senkrecht zur Wand 57 länglich aus­ gebildet sein, wenn der Abstand zwischen der Wand 57 und dem Flansch 61 einstellbar sein soll.

Die Fasermatte 10 ermöglicht, daß das gasförmige Ver­ brennungsgemisch frei hindurchtreten kann, so daß die Drucke in der Kammer lediglich etwa 5 bis 18 cm Wassersäule über der Umgebungsatmosphäre betragen müssen, um eine sehr wirksame gleichförmige Verbrennung über der ganzen Außenfläche der Fasermatte 10 zu ergeben. Ein ähnlicher Luftdruck im Innern der röhrenförmigen Stütze verursacht, daß die Luftströme durch den Rand der Fasermatte 10 hindurchtreten und aus deren Außenseite austreten. Die poröse verfilzte Faserstruktur der Fasermatte ermöglicht überraschenderweise keine Veränderung in der Breite des durch die Fasermatte sich bewegenden Luftstroms, insbesondere wenn der Druck, welcher den Luftstrom aus der röhrenförmigen Stütze austreibt, innerhalb eines Bereiches von etwa 2,5 bis 5 cm Wassersäule höher als der Druck ist, welcher das gasförmige Verbrennungsgemisch aus der Fasermatte treibt. Dies kann leicht festgestellt werden, wenn der Brenner in Betrieb ist, insofern als die Außenfläche der Fasermatte über ihre ganze Fläche hinweg in Rotglut ist, mit der Ausnahme eines schmalen und scharf abgegrenzten Bandes um seinen Umfang herum und neben den äußeren Rahmenelementen.

Die Rahmenelemente werden infolgedessen viel kühler gehalten, als sie ohne einen derartigen Randluftstrom wären, insbe­ sondere wenn die Brenner so betrieben werden, daß die Außen­ flächen ihrer Fasermatte 10 in einer im allgemeinen vertikalen Ebene angeordnet sind, oder daß die Vorderseite nach unten gerichtet ist. In diesen Stellungen steigen die sehr heißen gasförmigen Produkte, welche von der Verbrennung an der Fasermat­ tenoberfläche herrühren, nach oben und fließen über die Rahmenelemente der Brenner gemäß den Patenten 37 85 763 und 38 24 064, wobei diese auf hohe Temperaturen erwärmt werden, die in manchen Fällen 540°C erreichen. Der Randluftstrom ge­ mäß der Erfindung wirkt andererseits als eine, eine Schranke darstellende Schicht gegenüber den heißen Verbrennungspro­ dukten, wodurch verhindert wird, daß die heißen Gase direkt die Rahmenelemente im wesentlichen Ausmaß erreichen. Die Randströme, welche Luft von Umgebungstemperatur entnommen wurden und durch eine Fasermatte mit einer Dicke von 3,8 cm hindurchgehen, halten die Außenflächen von 0,16 cm dicken Rahmenelementen aus Stahl einige 100°C unterhalb den Temperaturen, welche entsprechende Rahmenelemente bei den Konstruktionen gemäß der zuvor genannten Patente erreichen. Die Temperaturen der erfindungsgemäßen Rahmen sind auch geringer, wenn die Heizvorrichtung zur Erwärmung von Gegenständen ver­ wendet wird, welche keine starke Reflextion der Strahlungs­ wärme des Brenners zurück zu diesen Rahmenelementen verur­ sachen.

Ein weiterer mit vorliegender Erfindung erreichbarer Vor­ teil ist, daß die Berührung der heißen Verbrennungsgase mit den Rahmenelementen auf ein Minimum herabgesetzt wird, wo­ durch diese viel kühler gehalten werden, wobei die Strahlungs­ emission der Rahmenelemente selbst beträchtlich vermindert wird. Die Heizvorrichtungen gemäß der Erfindung können viel näher bei den mit ihnen zu bestrahlenden Objekten angeordnet werden als die bislang bekannten Heizvorrichtungen, und sie ermöglichen eine Herabsetzung von Schäden an dem zu be­ strahlenden Gegenstand, auch im Falle einer Abschaltung auf­ grund von Notsituationen. Die Fasermatte selbst kühlt sehr schnell ab, wenn der Brennstoffgasstrom in die Kammer abgestoppt und der Luftstrom aufrechterhalten wird; hingegen erfordern die Rahmenelemente der bislang bekannten Heizvorrichtungen eine viel längere Zeit zur Abkühlung.

Infolgedessen werden bei der Verwendung derartiger Heizvor­ richtungen zur Erwärmung einer sich bewegenden Gewebebahn aus wärmeempfindlichem Material diese vorzugsweise so angeordnet, daß sie viel mehr Wärme hervorbringen als das Gewebe tolerieren kann, wenn seine Bewegung einmal anhält. Bei den bislang bekannten Heizvorrichtungen kann die Abkühlungsgeschwindig­ keit der Rahmenelemente ein kritischer Faktor werden, welcher entscheidend dafür ist, wie nahe eine bislang bekannte Heiz­ vorrichtung an das Gewebe herangebracht werden kann, ohne daß das Gewebe, falls es plötzlich stehenbleibt, und die Heiz­ vorrichtung nicht mechanisch von ihm entfernt werden kann, beschädigt wird. Die erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen müssen nicht weggezogen werden und können infolgedessen auf eine weniger aufwendige Art installiert werden. Ihre größere Nähe zu den Gegenständen macht die Wärmeübertragung auf den Gegenstand wirksamer und ermöglicht die Verwendung von weniger Brennstoff, um die gewünschten Ergebnisse zu er­ halten.

Überdies liegen bei manchen Behandlungen, wie z. B. bei der Verflüchtigung von Wasser aus einem zu bestrahlenden Gewebe, die am meisten wirksamen Wellenlängen zwischen etwa 3,2 bis etwa 3,6 Mikron, d. h., in einem Bereich, der am wirksamsten bei verhältnismäßig niederen Strahlungstemperaturen hervorge­ bracht wird. Indem man die erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen näher an die mit ihnen zu bestrahlenden Gegenstände heran­ bringt, können die Strahlungstemperaturen vermindert werden, wodurch, ohne Herabsetzung der Behandlungswirksamkeit, eine wirksamere Verwendung der Brennstoffenergie und ein geringer­ er Brennstoffverbrauch ermöglicht wird.

Heizvorrichtungen, welche sehr nahe an die zu bestrahlenden Gegenstände herangebracht sind, können wünschenswerterweise so ausgebildet werden, daß sie sich über die Ränder des zu bestrahlenden Gegenstandes erstrecken, wodurch eine gleich­ mäßigere Behandlung erreicht wird. Will man gute Ergebnisse erzielen, so kann jede derartige Ausdehnung annähernd gleich dem Abstand von der Heizvorrichtung zum Gegenstand sein. Die Plazierung des Austrittsschlitzes 55 unmittelbar gegenüber den Fasermattenrändern längsseits der Innenkanten der oberen Rahmen­ elemente 21, 22, 23 und 24 unterstützt das Leiten der Schutz­ ströme zur gewünschten Stelle. Diese Leitwirkung ist ferner verbessert, indem die Kanten der Fasermatte abgedichtet werden, so daß nicht viel nichtbrennbares Gas seitlich entweichen kann. Fig. 2 veranschaulicht eine Kantenabdichtung gemäß dem Stand der Technik, wonach eine dünne Aluminiumfolie 70 mit einer Dicke von etwa 50 µm um jede Kante der Fasermatte umgelegt wird, und die Unterseite der Folie gegen die Wand 57 durch eine schmale Linie an Dichtungsmittel 72, wie z. B. ein an Ort und Stelle vulkanisierter Siliconkautschuk, abgedichtet ist.

Wenn eine Kantenabdichtung der Fasermatte erwünscht ist, kann gemäß vorliegender Erfindung das Dichtungsmittel 72 aus einem Material, wie z. B. gewöhnlichem Kautschuk oder Neopren, bestehen, welches gegenüber hohen Temperaturen nicht be­ ständig zu sein braucht. Während des normalen Betriebs der Brennerbauart gemäß vorliegender Erfindung neigt jedoch lediglich Luft aus dem Inneren der röhrenförmigen Stütze dazu, aus den Rändern der Fasermatte auszutreten. Ein derartiges Austreten ist jedoch weder gefährlich noch übermäßig, selbst wenn das Dichtungsmittel 72 völlig weggelassen wird. Das Weglassen der Folie 70 kann einen übermäßigen Luftaustritt verursachen wenn nicht der äußere Rahmen eine sehr enge Passung gegen­ über dem Stützrahmen aufweist. Der Randluftstrom mit oder ohne Leckverlust an undichten Stellen verhindert, daß das Verbrennungsgemisch an den Ecken der Fasermatte austritt.

Der Austrittsschlitz 55 erfüllt seine Aufgabe sehr wirksam, wenn er etwa 0,635 cm breit ist, obgleich er auch nur 0,158 oder sogar 1,27 cm Breite aufweisen kann, wobei immer noch gute Ergebnisse erhalten werden. Die Breite des Schutzgasstromes, der aus der Stirnseite der Fasermatte austritt, ist in der Regel ein wenig breiter als die Schlitzbreite, und Ver­ änderungen im Gasdruck variieren diese Verbreiterungswirkung. Ein wünschenswerter Gasdruck in dem röhrenförmigen Rahmen ist annähernd gleich dem Druck in der Kammer für das Verbrennungs­ gemisch.

Die Kühlungswirkung und die Sperrwirkung für einen uner­ wünschten Austritt des Verbrennungsgemischs, welche durch den Randstrom gemäß der Erfindung erreicht werden, werden auch erhalten, wenn der Austrittsschlitz 55 weiter zur Außenfläche der Rahmen hin gelegen ist, so daß das durch den Schlitz austretende Gas ganz oder teilweise auf den Rahmenflansch 61 gerichtet ist. Der größte Teil des aus­ tretenden Gases bewegt sich dann entlang der Innenseite der Fasermatte 10 und tritt genau am Innenrand dieses Rahmenflansches aus.

Wenn sie mit Schrauben 64 verschraubt sind, ist es nicht wesentlich, die röhrenförmigen Stützelemente gasdicht zu machen. Auch im Fall einer Anwendung von verhältnismäßig teuren Inertgasen anstelle von Luft ist der Austrittsver­ lust durch derartige Schraubverbindungen minimal im Vergleich zu dem Austritt durch den Austrittsschlitz 55. Jedoch kann die Ver­ schraubung abgedichtet werden, beispielsweise durch Auf­ bringen eines Rohrgewindelacks oder dergleichen auf die zusammenpassenden Gewinde vor ihrer Verschraubung. Die Ver­ bindung zwischen dem äußeren und dem inneren Rahmen kann aber auch auf die in den US-PS 37 85 763 und 38 24 064 dargestellte Weise vorgenommen werden.

Anstelle der Herstellung des röhrenförmigen Rahmens 30 aus 4 getrennten Rohrschüssen kann der Rahmen auch aus einem einzigen Stück von geformtem Blech hergestellt werden, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Ein länglicher Streifen aus Metallblech mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 1,2 mm kann in die, in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 veranschau­ lichte Form gebogen werden, oder ein Standardmetallrohr mit rechteckigem Querschnitt kann zum Einschneiden des Austrittsschlitzes 55 durch eine Wand gefräst werden, und die erhaltene Form wird sodann mit den Gehrungsschnitten 81, 82, 83, 84 und 85 (vgl. Fig. 3) versehen werden. Diese Schnitte lassen die Wand 88 intakt und die mit den Ausschnitten versehene Länge wird sodann unter Bildung eines röhrenförmigen Rahmens aus einem Stück gebogen, von dem eine Ecke in Fig. 4 darge­ stellt ist. Die Innenkante jeder Ecke wird sodann ver­ schweißt, verlötet, verklebt oder sonstwie verbunden, wie bei 89 dargestellt, um die ganze Höhe dieser Ecke abzu­ dichten, wonach der röhrenförmige Rahmen für eine ähnliche Verbindung mit der Rückplatte 40 bereit ist.

Es ist nicht erforderlich, die Außenfläche 90 der Gehrungen abzudichten, insbesondere wenn die Gehrungen eine enge Passung aufweisen. Ein kleiner Extraleckverlust an diesen Stellen vom Innern des röhrenförmigen Rahmens stört nicht besonders; jedoch kann die Außenseite abgedichtet werden, insbesondere wenn ein seitlicher Austritt von Gas aus dem Rahmenrand auftritt.

Der röhrenförmige Rahmen braucht sich nicht in den Austrittsschlitz 55 nach innen zu erstrecken, obgleich er dazu verhilft, daß dieser Rahmen eine zusätzliche flache Stütze 73 für die Faser­ matte 10 bereitstellt. Eine derartige Stütze kann auf die Dicke des Metalls vermindert werden, aus dem der röhren­ förmige Rahmen besteht, wie z. B. durch eine geeignete Form­ gebung des Rohrs, aus dem sie ausgeschlitzt ist, oder durch Einfräsen des Austrittsschlitzes 55 längsseits der Innenwand des röhrenförmigen Rahmens.

Fig. 5 zeigt eine andere Bauart des röhrenförmigen Rahmens gemäß der Erfindung, welche einfach herzustellen ist. Hier nimmt eine flache Stütze 173 den Platz der Stütze 73 ein und erstreckt sich zum Mittelpunkt der Kammer hin.

Es ist auch hilfreich, den Außenrand der Fasermatte 10, z. B. durch Eintauchen desselben in ein härtbares flüssiges Harz, welches zu einem temperaturbeständigen Feststoff aushärtet, oder durch Bestreichen mit einem solchen Harz, abzudichten. Beispiele für geeignete härtbare Materialien sind Lösungen von Siliconkautschuk, kolloide Kieselsäure und Natrium­ silikat. Wenn eine derartige Kantenabdichtung angewandt wird, ist die Aluminiumfolie nicht erforderlich.

Bei manchen Anlagen ist die Fasermattentemperatur so hoch, daß die von den durch die Heizvorrichtung erwärmten Oberflächen reflektierte Wärme so stark ist, daß das Aluminium be­ schädigt werden kann. In solchen Fällen können für die Dichtungsfolie andere Metalle, wie z. B. rostfreier Stahl, verwendet werden, oder es kann der Rahmen auf die weiter unten erläuterte Weise mit Isoliermaterial geschützt werden.

Fig. 6 zeigt eine besonders wirksame Anordnung zur Wärme­ behandlung einer sich bewegenden Gewebebahn 100, wie z. B. für ein Trocknen und Härten von Textilien oder ein Bear­ beiten von Papier, wobei die Bewegungsrichtung durch den Pfeil 102 angegeben wird. In dieser Anordnung stehen dem sich bewegenden Gewebe eine Reihe von Brennern 110 gegenüber, welche auf entgegengesetzten Seiten des Gewebes einander benachbart sind. Unmittelbar gegenüber jedem Brenner 110 ist ein Rückstrahler 120 angeordnet, welcher eine sehr dünne Schicht 122 eines wärmeabsorbierenden Materials, wie z. B. aus oxidiertem rostfreiem Stahl, aufweist, die mit einem Hochtemperaturisolator 124, wie z. B. einem verfilzten feuer­ festen Material, hinterlegt ist. Die Rückstrahler sind vor­ zugsweise wesentlich breiter als die Brenner, und beim Ge­ brauch absorbiert die wärmeabsorbierende Schicht 122 wesent­ liche Wärmemengen, welche das Gewebe 100 durchdringen, so daß die Schicht beträchtlich heiß wird und Wärme zurück zum Ge­ webe 100 strahlt. Zur Verbesserung der Trocknungs- oder Gasentfernungswirkung beim Wärmebehandlungsverfahren werden durch die Einlaß- und Austrittsleitungen 130 bzw, 132 Ströme von schwach gesättigter Luft in Nachbarschaft des Ortes, wo das Gewebe dem Brenner nahekommt, eingeleitet, und es wird in Nähe der Orte, wo das Gewebe aus dem Brennerbereich tritt, gesättigtere Luft abgezogen. Zur weiteren Verbesserung der Wirksamkeit dieses Systems kann zur Vorwärmung der an­ kommenden schwach gesättigten Luft die Wärme aus der abge­ zogenen Luft verwertet werden.

Die Fasermatten werden im allgemeinen geformt, indem man die keramischen Fasern auf einer Sieboberfläche verfilzt. Ein Bindemittel beliebiger Art, wie z. B. Stärke oder Natriumsilikat, kann in geringen Mengen mit den Fasern vermischt werden, um diese abzubinden und dazu beizutragen, daß die Fasern an den Stellen, wo sie miteinander in Berührung stehen, aneinander gehalten werden.

Eine noch größere Vereinfachung der zuvor beschriebenen Strahlungsheizvorrichtung und ein einfacherer Betrieb der­ selben wird erreicht, indem man die Fasermattenränder so zu­ sammenquetscht, daß sie zumindest um etwa 10% ihrer ur­ sprünglichen Dicke in nicht gepreßtem Zustand komprimiert sind, wobei ferner durch diese einfache Maßnahme eine Verminderung des Austritts von Verbrennungsgemisch durch die Fasermattenränder unterstützt wird. Wenn man die weiter oben beschriebene Randabdichtung durch einen nichtbrennbaren Gasstrom mit der Randverdichtung kombiniert, erhält man eine sehr wirksame Randabdichtung mit lediglich einem Bruch­ teil des sonst erforderlichen Stroms an nichtbrennbarem Gas. Mit einer der beiden Anordnungen ist jedoch keine weitere Hilfsmaßnahme zur Abdichtung gegenüber einem Randleckver­ lust an Verbrennungsgemisch erforderlich, und es kann von einer Randimprägnierung sowie von einem Umwickeln der Faser­ mattenränder, wie z. B. mit einer Aluminiumfolie, völlig abgesehen werden.

Übliche Fasermatten haben eine Wandstärke von etwa 2,86 cm und einen derartigen Abstand zwischen den Fasern, daß mehr als die Hälfte dieser Dicke aus Fasern und Bindemittel be­ steht.

Es können jedoch sehr wirksame Fasermatten aus verfilzten Fasern durch Nadeln einer Matte aus derartigen Fasern ohne Zuhilfenahme von Bindemitteln hergestellt werden. Derartige genadelten Fasermatten können außerordentlich biegsam sein im Vergleich zu geformten, bindemittelhaltigen Matten, welche steif wie Karton sind.

Nachfolgende Figuren zeigen weitere beispielhafte Aus­ führungsformen gemäß der Erfindung, welche unter anderem auf dem zuvor genannten Randabdichtungsprinzip beruhen.

Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung; sie zeigt eine modifi­ zierte Bauart der Heizvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 7;

Fig. 8A ist eine Draufsicht auf eine Komponente der Bauart gemäß Fig. 7 und 8;

Fig. 9 ist eine Draufsicht im Aufriß auf einen Teil einer Heizvorrichtung; sie zeigt ein Detailmerkmal, welches gemäß der Erfindung geeignet ist;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht der Bauart gemäß Fig. 9 entlang der Linie 6-6;

Fig. 11 ist eine Schnittdarstellung einer unterschiedlichen Heizvorrichtungsbauart gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung;

Fig. 12, 13 und 14 sind Ansichten weiterer Ausführungs­ formen gemäß der Erfindung.

Die Bauartarten gemäß Fig. 7 und 8 sind solche für flache Fasermatten; sie können aus leicht zugänglichem Matten­ material ohne Schwierigkeiten hergestellt werden. Diese Aus­ führungsform umfaßt eine Stütze für die Fasermatte, welche ein zusammengeschweißter Zusammenbau einer rechteckigen Kammer­ box 302 und eines bezüglich des Hohlraummittelpunkts zen­ trierten rechtwinkligen Rahmens 304 ist, das die Kammerbox 302 kreisförmig umschreibt. Die Kammerbox 302 wird zweckmäßiger­ weise durch geeignetes Aussparen der Ecken eines rechtwinkli­ gen Blechs hergestellt, indem die so gebildeten 4 Schenkel nach oben gebogen werden, wonach die erhaltenen Ecken gasdicht verschweißt werden. In den Boden der Box kann sodann zur Aufnahme eines PTM-Halbverschlußstopfens 306, welcher ebenfalls gasdicht eingeschweißt wird, ge­ stanzt werden. Über das Loch kann zur Verteilung des hier­ durch eingeführten Verbrennungsgemisches ein Leitblech 308 punktgeschweißt werden. Gegebenenfalls kann ein Extrazapfen 310 bei einem 2. Loch im Boden der Box vorgesehen werden, zum Anschluß eines Manometers oder dergleichen.

Der rohrförmige Rahmen 304 kann auf einfache Weise aus Metallblech hergestellt werden, welches in Form einer Hohl­ kehle mit einem Schenkel 312 und ungleichen Flanschen 314 und 316 gebogen wird. Die Hohlkehle wird in 4 Rohrschüsse geschnitten, von denen jeder auf Gehrung verbunden und sodann gegebenenfalls gasdicht verschweißt wird. Der röhrenförmige, die Kammer bildende Rahmen 304 kann sodann an der Kammerbox, z. B. durch Punktschweißen der Flansch 316 auf den Boden der Box, be­ festigt werden. An dem röhrenförmigen Rahmen kann ein Gas­ einlaß 320 in Form eines Halbverschlußstopfens befestigt werden, zusammen mit einem Extrazapfen 322, auf gleiche Art wie bei der Kammerbox, und es kann ein Leitblech 324 über dem Gaseinlaß 320 angebracht werden, indem man es auf die Außenseite der Kammerbox oder die Innenseite des röhrenförmigen Rahmens punktschweißt.

Ein vorzugsweise 6,35 mm breiter Schlitz 330 umgibt kreis­ förmig die Oberseite der Kammerbox. Die feuerfeste Matrix wird durch einen Befestigungsrahmen 342 mit einem Winkel­ abschnitt (vgl. Fig. 7) und mit in den die Stirnseite der Fasermatte überlappendem Schenkel eingeschnittenen Schlitzen 344 (vgl. Fig. 7) befestigt. Die Schlitze können sich in einem Abstand von etwa 20 cm voneinander befinden; sie weisen vorzugsweise eine Breite von 1,58 mm auf, um für die härtesten thermischen Bedingungen Vorsorge zu treffen. Der Befestigungsrahmen ist durch Schrauben 346 befestigt, wobei Metallblechschrauben benutzt werden können; in einem solchen Fall können Schraubenmuttern wegge­ lassen werden, und es können gegebenenfalls Sicherungs­ scheiben unter den Schraubköpfen angebracht werden.

Bei harten thermischen Bedingungen, wie z. B. bei einer Be­ feuerung mit nach unten gerichteter Stirnseite oder bei einer Befeuerung direkt mit einander gegenüberliegenden Brennern, ist es erwünscht, den Befestigungsrahmen 342 von der Strahlungs- und Konvektionswärme zu isolieren, indem man ihn mit einem Hochtemperaturisolierungsmaterial, wie z. B. verfilzten oder in Form einer Decke vernadelten Mine­ ralfasern, umwickelt. Fig. 7 zeigt ein Hochtemperaturiso­ lierungsmaterial 350 in Form einer Faserdecke mit einer Dicke von etwa 1,27 cm, welche zwischen dem Befestigungs­ rahmen 342 gepreßt und befestigt ist; die feuerfeste Matrix ist um den Befestigungsrahmen 342 und Schenkel 312 geschlagen und mittels der Klammer 360 und Metallblech- oder anderen Schrauben 362 am Flansch 316 befestigt. Das Hochtemperaturisolierungsmaterial 350 in Form einer Faser­ decke isoliert den Befestigungsrahmen von der Konvektions­ wärme, und seine reinweiße Farbe reflektiert Strahlungs­ energie von einander gegenüberliegenden Brennern, wodurch das System wirksamer wird. Bei Betriebsbedingungen mit einer Umgebung von sehr hoher Temperatur kann es erwünscht sein, die nicht strahlenden Oberflächen des Brenners 300 mit der Faserdecke vollständig einzuwickeln.

Fig. 8A zeigt die Faserdecke im zur Montage vorbereiteten Zustand, die einen umgeschlagenen Rand 370 aufweist, der unter die Fläche des Befestigungsrahmens 342 eingefügt wird.

Bei Anwendung mit weniger strengen Temperaturbedingungen kann es erwünscht sein, gerade die Fläche von 342 abzudec­ ken und die Faserdecke mit den Schrauben 346, deren Köpfe mit Scheiben unterlegt sind, zu haltern.

Die erfindungsgemäßen Strahlungsheizvorrichtungen können mit automatischen Zündvorrichtungen versehen sein, wie z. B. mit automatischen Zündkerzen oder Stichflammenzündern.

Fig. 9 und 10 zeigen zeigen eine besonders erwünschte Bauart einer automatischen Zündvorrichtung, welche an einer Heizvorrichtung der in Fig. 7 und 8 dargestellten Art angebracht ist.

Eine Standardkombination 500 aus einem Zündkerzenstab 501, einem geerdeten Stab 502 und einem Flammenprüfstab 503 ist so angebracht, daß die Stäbe im wesentlichen parallel zu und im Abstand von etwa 1,59 mm oberhalb der Außenfläche 505 der Fasermatte 340 sich befinden. Unter der gegenüberliegenden Seite der Fasermatte, unterhalb des Stabaufbaus, ist die Kammerbox mit einer Trennwand 507 ver­ sehen, welche eine Kammer 509 von dem restlichen Teil der Kammerbox abtrennt, und die Kammer ist mit einem eigenen Anschlußstück 511 zur Zufuhr eines getrennten Verbrennungsgemischs versehen.

Der Zündkerzenstab 501 und Flammenprüfstab 503 sind jeweils in 2 identischen Isolatoren 550 gehaltert, welche sich durch die ausgefluchteten Öffnungen in dem oberen Flansch 520 des Befestigungsrahmens 342 und den Flanschen 316 und 314 die Kammer bildendem Rahmens erstrecken, wie in Fig. 6 gezeigt wird. Der geerdete Stab 502 wird an den Flansch 520 angeschweißt oder -gelötet. Die Enden der Stäbe 501 und 503, welche durch den Flansch 316 gehen, sind zur Aufnahme eines Anschlußstücks 542 mit Gewinde versehen, welches sie an Ort und Stelle hält und eine zum erforderlichen Kabelanschluß geeignete Ver­ bindung schafft.

Die Konstruktion gemäß Fig. 9 und 10 wird zur Inbetrieb­ nahme der Brenner unter Anwendung einer Sicherheitsprüfung betrieben. Es wird zunächst ein getrenntes Zündverbrennungs­ gemisch in die Kammer 509 eingeführt, und zur gleichen Zeit wird an den Zündkerzenstab elektrische Energie angelegt, um die Zündung in Gang zu setzen. Wenn der Flammenprüfstab inner­ halb eines kurzen Zeitraums, beispielsweise innerhalb von 10 bis 30 Sekunden, keine Flamme abtastet, wird der Strom des Verbrennungsgemisches automatisoh abgeschnitten, und die Startfolge muß dann manuell wieder in Gang gesetzt werden, vorzugsweise nachdem der Strom des Verbrennungsgemisches, wie z. B. durch Durchblasen der Kammer 509, unter­ brochen wurde. Wenn die Startfolge eine Entzündung des ge­ trennten Verbrennungsgemisches verursacht, tastet der Flammen­ prüfstab 503 die Verbrennung ab und öffnet das Ventil für die Beschickung der Kammer 302 mit dem Hauptverbrennungs­ gemisch, welches sodann durch die Flamme bei der Kammer 509 gezündet wird.

Indem man eine kleine Kammer 509 mit einer geringen stünd­ lichen Zufuhr an Wärmeenergie beim automatischen Zündtest Verwendet, wird die Explosionsgefahr bei der Zündung auf ein Minimum herabgesetzt. Zu diesem Zweck ist ein Kammer­ volumen von etwa 100 cm³ oder weniger sehr wirksam.

Die Zündverbrennung auf der abstrahlenden Oberfläche der Fasernmatte trägt zur Gesamtabstrahlung bei.

Der Abstand der Stabanordnung von der feuerfesten Fasermatte wird vorzugsweise sehr gering gehalten, so daß die Stäbe nicht stören, wenn man die strahlende Oberfläche eng an das zu bestrahlende Material, wie z. B. ein sich bewegendes Textilgewebe, welches getrocknet werden soll, heranbringt. Da sich die Wirksamkeit der Heizvorrichtung beim nahen Heranbringen an das zu behandelnde Material erhöht, wird bisweilen der Abstand der Fasermatte von dem Material so eige­ stellt, daß er lediglich etwa 5 cm oder noch weniger beträgt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Möglichkeit, ein inertes oder reduzierendes Gas zur Abdichtung des Ver­ brennungsgemisches auf seinem Weg durch die feuerfeste Fasermatte zu verwenden, Auf diese Weise kann das Dichtungs­ gas dazu beitragen, daß das verbrannte Verbrennungsgemisch eine Atmosphäre von außerordentlich geringem Sauerstoffge­ halt oder eine solche mit einem starken Reduktionsvermögen bildet, wie z. B. aufgrund eines wesentlichen Wasserstoffge­ haltes.

Fig. 11 zeigt einen Tunellofen zum Entspannungsglühen mit einander gegenüberstehenden oberen und unteren Strahlungsheizvorrichtungen 902 und 904, welche durch Seitenblöcke 906 einer thermischen Isolierung im Ab­ stand voneinander gehalten werden. Eine Fördervorrichtung 908 aus Drahtmaschengewebe ist angebracht, welche durch das Ofeninnere gleitet und Werkstücke, welche entspannungsge­ glüht oder verlötet werden sollen, tragen kann, Ein Streifen­ vorhang 910 verschließt den Eingang des Ofens oberhalb der Fördervorrichtung, wobei der Eingangsteil unterhalb der Fördervorrichtung durch eine Wand 912 aus einem Stück ver­ schlossen ist.

Die Heizvorrichtungen 902 und 904 werden auf die zuvor be­ schriebene Weise betrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß die abdichtenden Gasströme, die durch die Pfeile 920 an­ gedeutet werden, aus gecracktem Ammoniak, einem Gemisch aus Propan und Stickstoff oder aus reinem Propan und der­ gleichen bestehen. Es wird bevorzugt, die Verbrennungsgemi­ sche mit derartigen abdichtenden Gasen einzustellen, so daß sie nur wenig oder keinen Überschuß an Sauerstoff aufweisen. Das Ofeninnere wird dann eine sehr wirksame reduzierende Atmosphäre, welche die Werkstücke vor einer Oxidation schützt und sogar eine auf diesen, wenn sie in den Ofen eingeführt werden, bereits vorhandene Oxidation reduziert.

Ungeachtet der stark reduzierenden Eigenschaft des Ofen­ inneren, findet die Verbrennung des Verbrennungsgemischs sehr wirksam statt, so daß eine Strahlung bei Temperaturen von zumindest einer Rotgluthitze zur Verfügung steht.

Die genadelten keramischen Fasermatten, welche weiter oben beschrieben wurden, werden zweckmäßigerweise in sehr großen Längen hergestellt, und zwar in einer Länge von etwa 7,5 m und noch länger. Derartige Fasermatten sind besonders zur Verwendung bei sehr langen Strahlungsheizvorrichtungen geeignet; eine derartige Bauart ist in Fig. 12 dargestellt. Hier sind die Ränder einer keramischen Fasermatte 1010 mit einer Länge von etwa 4,5 m und einer Breite von etwa 0,3 m gegen die Oberfläche einer Kammer 1020 für die Dichtungs­ luft, welche eine rechteckige Kammer 1030 für das Ver­ brennungsgemisch umgibt, befestigt. Die Winkelstücke 1040 verdichten und befestigen die Plattenränder, welche gegen die Stirnseite der Kammer für die Dichtungsluft durch Schrauben 1050 gezogen sind, die mit Ansätzen 1052 ver­ sehen sein können, gegenüber denen sie bei einem verhältnis­ mäßig hohen Drehmoment mit einem Minimum an Aufmerksamkeit abgedichtet werden können.

Eine Fasermatte 1010, die nicht mit Bindemittel oder dergleichen versteift ist, wölbt sich, wie bei 1060 gezeigt, unter dem Einfluß des Drucks in der Kammer 1030 nach außen. Dies ist jedoch nicht besonders nachteilig, und in gewisser Hinsicht sogar erwünscht, weil dadurch die Wärmestrahlung von der Mattenstirnseite zu den Befestigungswinkeln vermindert wird

Ein derartiges Aufwölben kann vermindert werden, indem man die Matte bei der Montage vorspannt.

Eine andere Möglichkeit zur Versteifung einer biegsamen Matte ist beispielsweise, sie auf ein Versteifungselement aufzunadeln, wie in Fig. 13 gezeigt wird. Bei dieser Ausführungsform ist ein weitmaschiges Metallgitter 1102 zwischen 2 Schichten 1108 und 1110 von keramischen Fasern gelegt, wonach ein Zusammennadeln erfolgt, um die beiden Faserschichten miteinander zu verfilzen.

Claims (12)

1. Gasbefeuerte Strahlungsheizvorrichtung mit einer porösen feuerfesten Platte in Form einer flachen Fasermatte aus verfilzten, feuerfesten Fasern, durch die ein gasförmiges Verbrennungsgemisch geleitet wird, das an der Außenfläche der Platte verbrennt, und einem Rahmen um die Ränder der Platte, aus dem ein Strom nicht brennbaren Kühlgases entlang des Plattenrandes geleitet wird, der so angeordnet ist, daß das Kühlgas aus demselben durch die Ränder der Faser­ matte hindurchgeleitet wird und eine Schranke gegenüber dem Verbrennungsgas bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Rahmenelemente (21, 22, 23, 24), die einen Befestigungsrahmen (342) bilden, aufweist, die jeweils einen Winkel darstellen, der einen oberen Flansch (61, 520) aufweist, der über den Rändern der Außenfläche der flachen Fasermatte (10, 340) liegt und die Fasermatte (10, 340) an diesen Rändern abnehmbar gegen den Rahmen (30, 304), aus dem das Kühlgas strömt, hält und daß das Kühlgas entlang des gesamten Randes der Fasermatte (10, 340) geleitet wird.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Fasermatte (10, 340) offen sind zum Ablassen des nichtbrennbaren Gases.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte (340) gegen einen Schenkel (312) gepreßt ist, um den ein Hochtemperaturisoliermaterial (350) geschlagen ist.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Fasermatte (340) so zusammengedrückt sind, daß ihre Dicke um zumindest 10% verringert ist.

5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Fasermatte (340) zwischen dem Flansch (314) und dem oberen Flansch (520) des Befestigungsrahmens (342) zusammengedrückt sind.

6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Flansch (520) des Befestigungsrahmens (342) am Flansch (314) durch Schrauben (346) befestigt ist, die sich durch die zusammengedrückte Fasermatte (340) er­ strecken.

7. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen des Befestigungsrahmens (342) mit einem Hochtemperaturisolierungsmaterial (350) abgedeckt sind.

8. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (30, 304) einen Austritts­ schlitz (55, 330) aufweist, der so zur Außenfläche des Rahmens hin gelegen ist, daß das Kühlgas auf die Flächen des Befestigungsrahmens (61, 342) gerichtet ist, so daß sich das Kühlgas entlang der Innenseite der Fasermatte (10, 340) bewegt und am Innenrand des Befestigungs­ rahmens (61, 342) austritt.

9. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Fasermatte (10, 340) mit einem härtbaren Material abgedichtet sind.

10. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte (340) gegen eine Kammerbox (302) gepreßt wird und der Rahmen (304) aus mehreren Teilen in Form einer Hohlkehle besteht, die die Kammerbox (302) kreisförmig umschreiben und an derselben befestigt sind.

11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkehle ungleich lange Flansche (314) und (316) aufweist, wobei die längeren Flansche (316) an der Kammerbox (302) befestigt sind und die kürzeren Flansche (314) sich im Abstand von der Kammerbox (302) befinden und einen Austritts­ schlitz (330) bilden, der kreisförmig die Oberseite der Kammerbox (302) umgibt.

12. Heizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (316) durch Punktschweißen am Boden der Kammerbox (302) befestigt sind.