DE60113087T2 - Gasbrennermembran - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasbrennermembran und ein Verfahren zur Bereitstellung von selbiger.
- Hintergrund der Erfindung
- Gasbrennermembrane aus gesinterten Metallfasermatten, und die unterschiedliche Verbrennungszonen umfassen, sind aus der
US 5 439 372 bekannt. - Gasbrennermembrane mit Zonen von unterschiedlicher Gas-/Luftdurchlässigkeit für den Erhalt einer gewünschten Temperaturverteilung über der Brennermembran sind aus der
US 5 800 156 bekannt. - Die WO 9 704 152 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung einer Gasbrennermembran aus Metallfasern.
- Es ist allgemein bekannt, dass gesinterte Metallfasermatten steif sind und daher schwer zu einer anderen als flachen Brenneroberfläche zu biegen oder zu formen sind. Darüber hinaus dehnen sich während der Verbrennung die gesinterten Matten aus und neigen dazu, sich aufzuwölben, wenn sie an dem Brennergehäuse befestigt werden.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine alternative Gasbrennermembran bereitzustellen, welche unterschiedliche Verbrennungszonen umfasst. Ebenfalls wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer solchen Gasbrennermembran erläutert.
- Um eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung bereitzustellen, werden Textilgewebe, welche Metallfasern umfassen, bereitgestellt. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich ein Textilgewebe auf ein flexibles Gewebe, welches Fasern umfasst und eine gewebte, geflochtene, gestrickte bzw. gewirkte oder Nonwoven-Struktur ist. Sie bezieht sich nicht auf gesinterte Metallfaseroberflächen, die nicht flexibel sind. Über seiner Oberfläche besitzt das Textilgewebe mindestens zwei Zonen, die eine unterschiedliche Luftdurchlässigkeit aufweisen.
- Wenn dieses Textilgewebe als Gasbrennermembran verwendet wird, sehen die unterschiedlichen Zonen des Textilgewebes unterschiedliche Verbrennungszonen bei der Gasbrennermembran vor.
- Eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung wird unter Verwendung verschiedener Textilstrukturen bereitgestellt, um die unterschiedlichen Zonen des Textilgewebes mit unterschiedlicher Luftdurchlässigkeit vorzusehen.
- Für den Fall, dass das Textilgewebe ein gewebtes Textilgewebe ist, können unterschiedliche Textilstrukturen z. B. erhalten werden durch:
- • Verwendung von lokal unterschiedlichen Kett- und/oder Schussfäden, z. B. unter Verwendung von lokal feineren oder gröberen Garnen mit einer unterschiedlichen metrischen Zahl (im Folgenden als Nm bezeichnet, was die Länge von 1 Gramm Garn ist);
- • lokale Verwendung einer unterschiedlichen Webdichte, z. B. durch Erhöhen oder Verringern der Zahl an Kett- und/oder Schussfäden pro Längeneinheiten des gewebten Textilgewebes;
- • lokale Verwendung eines unterschiedlichen Webmusters, z. B. lokale Verwendung eines Satin-Webmusters, eines Rippen-Webmusters, eines einfachen Webmusters oder irgendeines anderen Webmusters.
- All dies führt zu Zonen in dem Textilgewebe mit unterschiedlicher Luftdurchlässigkeit, wodurch unterschiedliche Verbrennungszonen bei der Gasbrennermembran vorgesehen werden.
- Wenn ein gewirktes Textilgewebe bereitgestellt wird, können die Zahl der Garne, die Garndicke oder die Strick- bzw. Wirkstruktur in spezifischen Zonen des Gewebes unterschiedlich sein. Ferner können größere oder kleinere Stiche lokal vorgesehen werden. All dies führt zu Zonen in dem Textilgewebe mit einer unterschiedlichen Luftdurchlässigkeit.
- Eine weitere alternative Gasbrennermebran als Gegenstand der Erfindung wird durch die Verwendung unterschiedlicher Garne zur Bereistellung des Textilgewebes vorgesehen, wobei die Garne eine unterschiedliche Menge an Polymer- oder Naturfasern neben Metallfasern umfassen. Diese Garne können zur Bereitstellung eines Textilgewebes als Gegenstand der Erfindung, z. B. durch Weben, Flechten oder Wirken verwendet werden. Wenn Polymerfasern entfernt werden, z. B. durch Ausbrennen aus dem Textilgewebe, bleibt ein Gewebe bestehend aus Metallfasern zurück, welches verschiedene Zonen umfasst. Jede Zone besitzt eine unterschiedliche Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Menge der in dieser Zone zurückbleibenden Metallfasern. Garne mit einem Kern, bestehend aus Metallfasern, und die Polymerfasern umfassen, die teilweise oder vollständig diesen Kern überdecken, können verwendet werden.
- Alternativ können Garne, welche Metallfaser umfassen, auch Keramikfasern oder Keramikfasergarne umfassen. Es wurde festgestellt, dass Gasbrennermembrane, welche Metallfasern und Keramikfasern auf ihrer Brenneroberfläche umfassen, gegenüber höheren Temperaturen beständiger sind, verglichen mit 100% Metallfaser-Gasbrenner-membranen. "Brenneroberfläche" ist als die Oberfläche der Gasbrennermembran zu verstehen, auf welcher Seite die Verbrennung erfolgt. Gleichzeitig sind sie gegenüber mechanischer Beschädigung im Vergleich mit 100% Keramikfaser-Gasbrenner-membranen beständiger. Vorzugsweise wird ein Metallfasergarn zuerst teilweise oder vollständig mit Keramikfasern, z. B. durch Umschlingungspinnen von Keramikfasergarnen um die Metallfaser bedeckt. Polymer- oder Naturfasern können danach dieser Kombination z. B. durch Umwicklungsspinn- oder Kernspinntechniken hinzugefügt werden.
- Verschiedene Typen von Keramikfasern können zur Bereitstellung der Garne verwendet werden, die sich in dem Textilgewebe für eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung befinden. Keramikfasern können z. B. Fasern auf Al2O3-Basis sein, die ferner SiO2 umfassen. NEXTEL®-Fasern sind solche Fasern, die verwendet werden können. Keramikfasern auf Basis von Al2O3 können verwendet werden, z. B. Fasern, die 62 Gew.-% Al2O3, 24 Gew.-% SiO2 und 14 Gew.-% B2O3 umfassen. Vorzugsweise werden aber Fasern auf SiO2-Basis verwendet, wie QUARTZEL®-Fasern von Quartz & Silice, die mehr als 99,99% SiO2 umfassen.
- Wenn Keramikfasern neben Metallfasern verwendet werden, um das Textilgewebe der Gasbrennermembran bereitzustellen, werden vorzugsweise mehr Keramikfasern zur Vorsehung der Verbrennungszonen mit der geringsten Luftdurchlässigkeit verwendet.
- Wenn ein Textilgewebe, welches solche Zonen mit unterschiedlicher Luftdurchlässigkeit umfasst, als Gasbrennermembran verwendet wird, sieht jede Zone eine spezifische Verbrennungszone bei der Gasbrennermembran vor. Folglich bewirken aufgrund der unterschiedlichen Luftdurchlässigkeit unterschiedliche Mengen an Gas, die durch diese Zone strömen, unterschiedliche Befeuerungsraten und sehen unterschiedliche Verbrennungszonen bei der Gasbrennermembran vor, und dies bei einer Befeuerungsbeladung, die für die gesamte Gasbrennermembran gleich ist. "Befeuerungsbeladung" ist als das Volumen von verbrennbarem Gas zu verstehen, welches der Gasbrennermembranoberfläche pro Zeiteinheit zugeführt wird. Sozusagen sorgen während der Verbrennung die Verbrennungszonen mit der höchsten Luftdurchlässigkeit vorzugsweise für eine Nicht-Strahlungs-Verbrennung, wohingegen die Zonen mit einer geringeren Luftdurchlässigkeit vorzugsweise für eine Strahlungsverbrennung sorgen. Gemäß der Erfindung weisen die Zonen, welche am dichtesten an dem Rahmen angeordnet sind, in welchem die Gasbrennermembran montiert ist, eine geringe Luftdurchlässigkeit auf und sorgen so vorzugsweise für eine Strahlungsverbrennung zur Verbesserung der Verbrennungsstabilität.
- Eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung kann somit verschiedene Verbrennungszonen umfassen, in welchen die Zonen eine unterschiedliche Luftdurchlässigkeit aufweisen infolge der variierenden Textilstruktur in dem Textilgewebe.
- Eine solche Gasbrennermembran stellt die gleichen Vorteile bereit wie eine Gasbrennermembran, wie in der
US 5 439 372 beschrieben, besitzt aber nicht die Nachteile der gesinterten Metallfaseroberflächen und schließt den Vorteil ein, dass sie eine sehr flexible und streckformbare Gasbrennermembran besitzt. - Ferner wird für den Fall, dass unterschiedliche Textilstrukturen lokal zur Vorsehung eines Textilgewebes verwendet werden, einer großen Menge an Möglichkeiten Genüge getan, um eine Gasbrennermembran mit unterschiedlichen Verbrennungszonen zu gestalten. Das Gestalten des Textilgewebes kann in einer Weise geschehen, dass kein Material weggeschnitten werden muss, bevor das Textilgewebe als Gasbrennermembran verwendet werden kann.
- Es können alle Typen von Metallfasern zum Einsatz kommen. Es können durch einen Strangzieh-, Schab- oder Schneidevorgang erhaltene Fasern verwendet werden. Die Äquivalentdurchmesser der Metallfasern betragen in der Regel zwischen 10 und 150 μm, doch vorzugsweise zwischen 25 und 50 μm, z. B. 25 μm, 30 μm oder 35 μm. Die Metallfasern können unterschiedliche Typen aus nicht rostendem Stahl, Nickellegierungen und andere spezifische Typen von Stahl sein, welche zum Beispiel Chrom, Aluminium und/oder Nickel und 0,05 bis 0,3 Gew.-% Yttrium, Cerium, Lanthan, Hafnium oder Titan enthalten.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
-
1 eine Strick- bzw. Wirkstruktur zeigt, welche ein als Textilschicht verwendetes Textilgewebe vorsieht; -
2 eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung zeigt, welche verschiedene Textilschichten über ihrer Oberfläche umfasst; -
3 eine weitere Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung zeigt, welche unterschiedliche Textilstrukturen über ihrer gewirkten Oberfläche umfasst; -
4 einen Gasbrenner zeigt, welcher eine Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung umfasst; -
5 eine weitere Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung zeigt, welche unterschiedliche Textilstrukturen über ihrer gewebten Oberfläche umfasst. - Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
- Ein Textilgewirke, welches als Basistextilgewebeschicht verwendet wird, zur Bereitstellung einer Gasbrennermembran als Gegenstand der Erfindung, kann durch Wirken von Sets von Garnen
11 ,12 und13 entsprechend der Wirkstruktur wie in1 gezeigt vorgesehen werden. Die Textilgewebe werden durch Wirken auf einer Doppelbett-Wirkmaschine, Gauge 5, von H. STOLZ GmbH & Co. – Reutlingen (D), die auf allen Nadeln14 gestrickt werden, bereitgestellt. Drei Sets von Garn (11 ,12 und13 ) werden nacheinander auf dem vorderen (F) und hinteren (R) Nadelbett im Anschluss an die Wirkschritte I bis IV, wie in1 gezeigt, gewirkt. Für jede Garngruppe11 ,12 oder13 werden zwei Garne von Metallfasern gleichzeitig verwendet. Jedes Garn mit einem Titer von 334 tex umfasst Metallfasern vom Legierungstyp FECRALLOY®, mit einem Durchmesser von etwa 25 μm. Ein Gewirke mit einer Dicke von 1,7 mm und einem Gewicht von 1,3 kg/m2 wird bereitgestellt, mit einer Luftdurchlässigkeit von 2100 bis 2300 l/dm2·min. Diese Luftdurchlässigkeit wie alle in diesem Dokument genannten Luftdurchlässigkeiten, wurde unter Anwendung eines Druckgradienten von 200 Pa gemessen. - Alternativ wird ein Garn, welches Metall- und Keramikfasern umfasst, zur Vorsehung einer Basistextilgewebeschicht verwendet. Als ein Beispiel wird ein Garn unter Verwendung eines Strangs von Metallfasern mit einem Titer von 333 tex (333 Gramm pro Kilometer Garn) und welches mit einem feinen PA-Garn mit einem Titer von 156 dtex umwickelt ist, erhalten. Dieser verdichtete Metallfaserstrang wird danach mit einem Keramikfasergarn umwickelt, vorzugsweise mit einem Keramikgarn, bei dem es sich um eine Fadenzahl von zwei Quartzel®-Garnen handelt, wobei jedes Quartzel®-Garn ein Mehrfachgarn von zweimal 120 Filamenten von jeweils 9 μm Durchmesser ist. Das Keramikgarn umfasst somit ungefähr 480 Filamente, womit ein Keramikgarn von 66 Tex vorgesehen wird. Dieses um Keramikfaser gewickelte, verdichtete Metallfaserbündel wird danach mit Polyamidfasern umwickelt, um ein Garn vorzusehen, welches eine Außenschicht besitzt, die im Wesentlichen durch diese Polyamidfasern vorgesehen wird. Der Gehalt eines solchen Garns beträgt ungefähr 63 Gew.-% Metallfaser, 29 Gew.-% Keramik-(Qurtzel®-) Faser und 8 Gew.-% Polyamidfaser.
- Wie in
2 gezeigt, wird eine Basistextilgewebeschicht21 verwendet, wobei die Schicht21 ein Gewirke ist, wie durch die Struktur von1 vorgesehen. Mehrere Streifen22 werden aus einem identischen Gewirke ausgeschnitten und zu der Basisgewebeschicht punktgeschweißt. Falls erforderlich, kann mehr als ein Streifen jeweils einer auf den anderen hinzugefügt werden. Wenn dieses Textilgewebe mit seinen unterschiedlichen Zonen23 ,24 und25 als Gasbrennermembran eingesetzt wird, besitzt jede der Zonen ihre eigene Befeuerungsrate. Dies liegt daran, da die Luftdurchlässigkeit in Zone23 sich von der Luftdurchlässigkeit in Zone24 und25 unterscheidet. - Eine Luftdurchlässigkeit von 2100 bis 2300 l/dm2·min wird in Zone
24 gemessen, welche nur eine Schicht des Gewirkes umfasst, wo eine Luftdurchlässigkeit von 1500 l/dm2·min in den Zonen23 gemessen wird, mit zwei Schichten eines Textilgewebes wird eine Luftdurchlässigkeit von 1200 l/dm2·min in den Zonen25 mit drei Schichten Textilgewebe erhalten. - Eine Alternative ist in
3 gezeigt, wo ein Textilgewirke vorgesehen ist, mit unterschiedlichen Wirkstrukturen über seine Oberfläche. Während des Wirkverfahrens wird ein Gewebe durch die Wirksequenz, wie in1 gezeigt, vorgesehen. Während dieses Wirkvorgangs werden die Zonen31 unter Verwendung von zwei Garnen mit einem Titer von 334 tex gewirkt, umfassen Metallfasern vom Legierungstyp FECRALLOY® mit einem Durchmesser von ungefähr 25 μm. Die Zone32 wird unter Verwendung nur eines solchen Garns vorgesehen, wohingegen die Zone33 unter Verwendung von drei dieser Garne vorgesehen wird. Die Zonen31 werden dann mit einer Luftdurchlässigkeit von 2100 bis 2300 l/dm2·min erhalten, wohingegen die Zone32 eine Luftdurchlässigkeit von 3000 bis 3200 l/dm2·min besitzt und die Zone33 eine Luftdurchlässigkeit von 1350 bis 1500 l/dm2·min besitzt. - Wie in
4 gezeigt, sorgen die Zonen41 einer Gasbrennermembran42 , die am dichtesten am Rahmen43 angeordnet ist, in welchem die Gasbrennermembran fixiert ist, für eine Strahlungsverbrennung. Über der Oberfläche der Gasbrennermembran können unterschiedliche Zonen44 und45 angeordnet sein, die jeweils durch ihre spezifische Luftdurchlässigkeit charakterisiert sind und so vorzugsweise für eine Nichtstrahlungs- oder Strahlungsverbrennung sorgen. - Eine weitere alternative Gasbrennermembran ist in
5 gezeigt, welche eine gewebte Basistextilgewebeschicht50 mit unterschiedlichen Zonen mit einer unterschiedlichen Luftdurchlässigkeit über ihrer Oberfläche umfasst. Die gewebte Basistextilgewebeschicht wird unter Verwendung einer einfachen Webstruktur vorgesehen. In der Einschussrichtung51 wird eine Kettdichte von 72 Garnen pro 10 cm Textilgewebe in den Zonen52 verwendet. Eine Kettdichte von 50 Garnen pro 10 cm wird zur Vorsehung der Zonen53 verwendet. In der Einschussrichtung54 wird eine Einschussdichte von 22 Garnen pro 10 cm Textilgewebe in den Zonen55 verwendet. Eine Einschussdichte von 32 Garnen pro 10 cm wird zur Vorsehung der Zone56 verwendet. 4 verschiedene Zonen57 ,58 ,59 und60 werden erhalten, wobei jede Zone eine Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Kett- und Einschussdichte in der Zone aufweist. Wenn diese gewebte Basistextilgewebeschicht zur Bereitstellung einer Gasbrennermembran verwendet wird, können 4 verschiedene Verbrennungszonen, jede Zone bezogen auf eine Zone57 ,58 ,59 oder60 des Textilgewebes, erhalten werden. - Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, wird ein Garn, welches Metall- und Keramikfasern umfasst, für die Vorsehung der gewebten Basistextilgewebeschicht verwendet. Vorzugsweise umfasst das Garn ein Bündel von Metallfasern mit einem Titer von 333 tex (333 Gramm pro Kilometer Garn) und ist mit einem feinen PA-Garn mit einem Titer von 156 dtex umwickelt. Dieses verdichtete Metallfaserbündel wird dann mit einem Keramikfasergarn, vorzugsweise einem Keramikgarn umwickelt, welches eine Fadenzahl von zwei Quartzel®-Garnen ist, wobei jedes Quartzel®-Garn ein Mehrfachgarn von zweimal 120 Filamenten von jeweils 9 μm Durchmesser ist. Das Keramikgarn umfasst somit ungefähr 480 Filamente, womit ein Keramikgarn von 66 Tex vorgesehen wird. Dieses um Keramikfaser gewickelte, verdichtete Metallfaserbündel wird danach mit Polyamidfasern umwickelt, um ein Garn vorzusehen, welches eine Außenschicht besitzt, die im Wesentlichen durch diese Polyamidfasern vorgesehen wird. Der Gehalt eines solchen Garns beträgt ungefähr 63 Gew.-% Metallfaser, 29 Gew.-% Keramik-(Qurtzel®-)Faser und 8 Gew.-% Polyamidfaser.
Claims (16)
- Gasbrennermembran (
42 ), umfassend ein Textilgewebe, wobei das Textilgewebe Metallfasern umfasst, wobei das Textilgewebe mehr als eine Zone (41 ,44 ,45 ) umfasst, wobei mindestens eine der Zonen (41 ,44 ,45 ) eine unterschiedliche Luftdurchlässigkeit im Vergleich mit den anderen Zonen (41 ,44 ,45 ) aufweist, wobei die Zonen (41 ,44 ,45 ) des Textilgewebes mindestens zwei verschiedene Verbrennungszonen für die Gasbrennermembran vorsehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen (41 ,44 ,45 ) des Textilgewebes durch eine unterschiedliche Textilstruktur vorgesehen werden. - Gasbrennermembran nach Anspruch 1, wobei das Textilgewebe aus Metallfasern besteht.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 1, wobei das Textilgewebe Keramikfasern umfasst.
- Gasbrennermembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Textilgewebe ein Webstoff (
50 ) ist, umfassend mehr als eine Zone (57 ,58 ,59 ,60 ). - Gasbrennermembran nach Anspruch 4, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden einer unterschiedlichen Webdichte erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 4, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden eines unterschiedlichen Webmusters erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 4, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden von Garnen mit einer unterschiedlichen metrischen Zahl erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Textilgewebe ein Gewirke ist, umfassend mehr als eine Zone (
31 ,32 ,33 ). - Gasbrennermembran nach Anspruch 7, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden einer unterschiedlichen Wirkstruktur erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 7, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden größerer oder kleinerer Stiche erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 7, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden einer unterschiedlichen Garndicke erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach Anspruch 7, wobei die unterschiedliche Textilstruktur durch Verwenden einer unterschiedlichen Anzahl von Garnen erhalten wird.
- Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Gasbrennermembran in einem Rahmen fixiert ist, wobei die Zonen, die am dichtesten an dem Rahmen angeordnet sind, die geringste Luftdurchlässigkeit im Vergleich mit den anderen der Zonen aufweisen.
- Verfahren zur Herstellung einer Gasbrennermembran, wobei das Verfahren den Schritt der Vorsehung eines unterschiedliche Zonen umfassenden Textilgewebes umfasst, wobei die Zonen durch unterschiedliche Textilstrukturen vorgesehen werden.
- Verwendung einer Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für die Gasverbrennung, wobei mindestens zwei unterschiedliche Befeuerungsraten gleichzeitig bei der Gasbrennermembran angewandt werden.
- Verwendung einer Gasbrennermembran, erhältlich durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 für die Gasverbrennung, wobei mindestens zwei unterschiedliche Befeuerungsraten gleichzeitig bei der Gasbrennermembran angewandt werden.
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