DE60117378T2

DE60117378T2 - Gasbrennermembran

Info

Publication number: DE60117378T2
Application number: DE60117378T
Authority: DE
Inventors: Gabriel Dewaegheneire
Original assignee: Bekaert NV SA; Bekaert Combustion Technology NV
Current assignee: Bekaert NV SA; Bekaert Combustion Technology NV
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: DE60113087D1; ATE303560T1; DE60117378D1; WO2001079758A1; EP1274960B1; JP2004504501A; AU2001256286A1; US20030138629A1; ATE318392T1; AU2001262195A1; WO2001079757A1; EP1274959A1; EP1274960A1; WO2001079759A1; AU2001252259A1; US20030134247A1; DE60113087T2; WO2001079756A1; EP1274959B1; AU2001273943A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Gasbrennermembran, die von einem Textilstoff Gebrauch macht, der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfasst.
Allgemeiner Stand der Technik
Aus FR 2668176 ist ein Garn bekannt, das mit einem spiralförmig gewickelten synthetischen Filament gebunden ist.
Aus WO 97/04152 ist ein Verfahren zur Bereitstellung bearbeiteter Metallfasern bekannt. Diese bearbeiteten Metallfasern werden zu einem Bündel von verfestigten Metallfasern verfestigt und verwendet, um z.B. durch Stricken einen Textilstoff bereitzustellen. Der Stoff wird dann als eine Gasbrennermembran verwendet.
Kurzdarstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Garn bereitzustellen, das derartige Bündel von bearbeiteten Metallfasern umfasst. Jedes Bündel ist durch Schlingen eines verhältnismäßig feinen gesponnenen Garns oder Filamentgarns um ein Bündel von bearbeiteten Metallfasern verfestigt. Dieses feine gesponnene Garn oder Filamentgarn wird nachstehend als "Bindemittel" bezeichnet. Die Garne nach der Erfindung umfassen ferner Polymer- oder natürliche Fasern, die die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern im Wesentlichen umgeben. Das Garn umfasst ferner möglicherweise Keramikfasern oder Keramikfasergarne oder -bündel.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Textilstoff bereitzustellen, der derartige Garne umfasst. Der Ausdruck "Textilstoff" bezieht sich auf einen Stoff, der durch jeden beliebigen Textilumwandlungsvorgang, z.B. Weben, Kett-und-Schuss-Stricken, Flechten, Knüpfen oder Tuften, bereitgestellt wird.
Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Gasbrennermembran bereitzustellen, die einen Textilstoff nach der Erfindung umfasst.
Der Ausdruck "bearbeitete Metallfasern" versteht sich als Fasern, die durch einen Schneidevorgang erhalten werden, wie etwa Metahlwolle (z.B. Stahlwolle), oder als Fasern, die durch das wie in WO 97/04152 beschriebene Verfahren des Anmelders erhalten werden.
Eine Gasbrennermembran, die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfasst, ist aus WO 97/04152 des Anmelders bekannt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die besten Gasbrennermembranen durch Übertragen von Bündeln von feinen verfestigten bearbeiteten Metallfasern auf eine solche Weise in Textilstoffe erhalten werden, dass verschiedene Bündel von feinen verfestigten bearbeiteten Metallfasern dem gleichen Weg im Textilstoff folgen und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Diese verschiedenen Bündel von feinen verfestigten bearbeiteten Metallfasern dienen sozusagen als "Zwillingsbündel".
Diese Bündel von feinen verfestigten bearbeiteten Metallfasern weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Je feiner sie sind, desto leichter brechen sie unter mechanischer Belastung. Dies bedeutet, dass während des Webens, Flechtens oder Strickens niedrige Umwandlungsgeschwindigkeiten verwendet werden müssen. Falls die Bündel einzeln umgewandelt werden müssen, z.B., wenn sie einzeln in der Schussrichtung eingesetzt werden müssen, muss die Webgeschwindigkeit sehr niedrig sein und benötigt es mehrere Aufnahmen, um nur einen Satz von Bündeln in der Schussrichtung einzusetzen.
Je feiner die Bündel sind, desto größer ist auch die Gefahr, dass Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern aufgrund von lokalen Schwächen des Bündels, eines zu großen Faserverlusts oder zu vielen teilweise herausgezogenen Fasern durch den Kontakt der Bündeloberfläche mit Maschinenelementen zerbrochen werden. Diese herausragenden Fasern können auch während der weiteren Umwandlung Probleme verursachen, da sie dazu neigen, sich miteinander zu verhaken.
Wenn Keramikfasern verwendet werden, um Textilstoffe bereitzustellen, ist bekannt, dass das Umwandeln von Keramikfasern oder Keramikfasergarnen oder -bündeln in einen Textilstoff mehrere Probleme aufweist. Keramikfasern neigen dazu, im Verlauf von Textilvorgängen wie etwa z.B. Weben oder Stricken sehr leicht zu brechen. Dies führt zu verhältnismäßig "haarigen" Fasern mit vielen zerbrochenen und von der Stoffoberfläche weg zeigenden Keramikfasern. Ähnlich wie bei Metallfasern muss die Umwandlungsgeschwindigkeit drastisch verringert werden, wenn Keramikfasergarne oder Keramikfasern verwendet werden.
Um die oben erwähnten Probleme zu vermeiden und die Ertragsfähigkeit der Textilumwandlung zu erhöhen, umfasst ein Garn ein oder mehr Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern. Diese Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern weisen gewöhnlich metrische Zahlen (nachstehend als "Nm" abgekürzt) zwischen 0,5 und 5 und insbesondere zwischen 0,5 und 3,5 auf. Der äquivalente Durchmesser der Metallfasern beträgt gewöhnlich zwischen 10 und 150 μm, aber insbesondere zwischen 25 und 50 μm, z.B. 25 μm, 30 μm oder 35 μm. Bei den Metallfasern kann es sich um Kupfer, Messing, Titan, Aluminium, verschiedenste Arten von Edelstahl, Nickellegierungen und andere bestimmte Arten von Stahl handeln, die zum Beispiel Chrom, Aluminium und/oder Nickel und 0,05 bis 0,3 Gew.% Yttrium, Cer, Lanthan, Hafnium oder Titan enthalten. Die letzteren Stähle sind gegenüber hohen Temperaturen sehr beständig und können daher z.B. als wie oben beschriebene Gasbrennermembranen verwendet werden.
Eines oder mehrere dieser Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern können im Wesentlichen mit Polymerfasern wie etwa Polyamidfasern (PA), Polyesterfasern (PES), Polyethylenfasern (PE), Polypropylenfasern (PP), Acrylfasern wie etwa Polyacrylnitrilfasern (PAN), Polyvinylalkoholfasern (PVA), Fasern auf Basis von Cellulose oder natürliche Fasern wie etwa z.B. Baumwolle oder Wolle umgeben sein. Vorzugsweise beträgt das Gewicht der Polymer- oder der natürlichen Fasern im Garn nach der Erfindung mehr als 20 Gew.% des Garns, insbesondere sogar mehr als 30%, oder sogar mehr als 40%. Die Oberfläche des Garns wird im Wesentlichen durch die Polymer- oder die natürlichen Fasern bereitgestellt werden. Zumindest 50%, aber gewöhnlich mehr als 75% der Garnoberfläche werden durch Polymer- oder durch natürliche Fasern bereitgestellt werden. Insbesondere sind mehr als 90% der Oberfläche des Garns durch Polymer- oder durch natürliche Fasern bedeckt.
Dies kann z.B. durch Anwenden der Technik des Kernspinnens erfolgen. Die Polymer- oder die natürlichen Fasern werden um einen Kern gesponnen, der aus den Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern besteht.
Ein anderes Verfahren zur Bereitstellung eines Garns nach der Erfindung ist, verschiedene Polymer- oder natürliche Fasern um einen Kern aus Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern zu flechten.
Das wesentliche Umgeben eines oder mehrerer Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern erfolgt vorzugsweise durch Zuführen dieser Bündel, die durch, ein oder mehrere Polymer- oder natürliche Faserbänder eingehüllt sind, zu einer Schlingspinnvorrichtung. Ein feines Polymer- oder natürliches Garn wird um die verfestigten Bündel und die Faserbänder gemeinsam geschlungen.
Die zusätzlichen Polymer- oder natürlichen Fasern bieten den Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern mehr Stärke, so dass während des Webens oder Strickens eine höhere Geschwindigkeit angewendet werden kann. Außerdem werden die Metallfasern daran gehindert, aus den Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern herausgezogen zu werden, da sich die Schicht aus Polymer- oder aus natürlichen Fasern, die an der äußeren Oberfläche des Garns vorhanden ist, während des Biegens nicht öffnet. Es werden weniger bis gar keine herausstehenden Metallfasern vorhanden sein, weshalb weniger Faserverlust und weniger Probleme im Verlauf der Verarbeitung verursacht werden.
Falls die Polymer- oder die natürlichen Fasern und das Bindemittel nach dem Textilumwandlungsvorgang, z.B. Weben oder Stricken, entfernt werden sollen, können die Fasern leicht und abhängig von ihrer Art durch Verbrennen, Waschen, Auflösen oder jedes beliebige andere passende Mittel entfernt werden. Durch die Metallfasern wird kein Polymer- oder natürliches Material "gefangen" werden, da im Inneren der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern kein Polymer- oder natürliches Material vorhanden ist.
Überdies muss in Fällen, in denen mehrere Bündel zur gleichen Zeit auf die gleiche Weise umgewandelt werden müssen, z.B., wenn zwei oder mehr Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern als ein Mehrfachschuss eingesetzt werden müssen, nur ein Garn, das die benötigten Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfasst, eingesetzt oder verwendet werden. Dies verursacht eine Verbesserung des Vorgangsertrags.
Garne, die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und Polymer- oder natürliche Fasern umfassen, können auch Keramikfasern oder Keramikfaserbündel umfassen. Es wurde herausgefunden, dass Gasbrennermembra nen, die an ihrer Brenneroberfläche Metallfasern und Keramikfasern umfassen, verglichen mit Gasbrennermembranen, die zum 100% aus Metallfasern bestehen, gegenüber höheren Temperaturen beständiger sind. Gleichzeitig sind sie vergleichen mit Gasbrennermembranen, die zu 100% aus Keramikfasern bestehen, gegenüber mechanischen Beschädigungen beständiger. Vorzugsweise werden die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern zuerst z.B. durch Schlingspinnen von Keramikfasern um das oder die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern teilweise oder vollständig mit Keramikfasern bedeckt. Dann werden dieser Kombination wie oben beschrieben Polymer- oder natürliche Fasern hinzugefügt. Alternativ wird ein oder werden mehrere Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und ein oder mehrere Keramikgarne gleichzeitig durch wie oben beschriebene Mittel mit Polymer- oder natürlichen Fasern umgeben.
Es können unterschiedliche Arten von Keramikfasern verwendet werden, um die Garne bereitzustellen, die im Textilstoff für eine Gasbrennermembran nach der Erfindung vorhanden sind. Die Keramikfasern können z.B. Fasern auf Al₂O₃-Basis sein, die ferner SiO₂ umfassen. NEXTEL^®-Fasern sind derartige Fasern, die verwendet werden können. Es können Keramikfasern auf Al₂O₃-Basis verwendet werden, z.B. Fasern, die 62 Gew.% Al₂O₃, 24 Gew.% SiO₂ und 14 Gew.% B₂O₃ umfassen. Vorzugsweise werden jedoch Fasern auf SiO₂-Basis verwendet, wie etwa QUARTZEL^®-Fasern von Quartz & Silice, die mehr als 99,99% SiO₂ umfassen.
Wenn Keramikfasern gleich neben Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern verwendet werden, beträgt der Gewichtsprozentsatz des umgebenden natürlichen oder Polymermaterials vorzugsweise mehr als 20%. Es wurde jedoch herausgefunden, dass weniger Polymer- oder natürliche Fasern verwendet werden können, um gute Ergebnisse zu erhalten.
Ein Textilstoff kann durch Verwenden von Garnen, die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, Polymer- oder natürliche Fasern, und möglicherweise Keramikfasern enthalten, im Verlauf z.B. eines Web- oder Strickvorgangs bereitgestellt werden. Die mechanischen Handlungen, die auf das Garn ausgeübt werden, werden keinen Verlust an Metall- oder Keramikfasern verursachen, da keine Metallfasern oder möglicherweise Keramikfasern aufgrund eines Kontakts mit der Textilmaschinenausrüstung, an der das Garn umgewandelt wird, aus der Garnoberfläche herausgezogen werden. Die Metallfasern in den Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern werden ihre Ausrichtung im wesentlichen behalten, wenn sie in den Stoff umgewandelt werden. Dies führt dazu, dass weniger Fasern aus der Textilstoffoberfläche herausragen, falls die Polymer- oder die natürlichen Fasern und das Bindemittel entfernt werden. Auch werden im Verlauf des Umwandlungsvorgangs keine Metall- und möglicherweise Keramikfasern an der Oberfläche des Garns vorhanden sein, so dass sie keinerlei Probleme wie etwa ein Festhaken an Metallfasern von benachbarten Garnen im Stoff oder ein Brechen von Keramikfasern, das zu einem Herausragen von Fasern aus dem Stoff führt, verursachen werden.
Zusätzliche Vorteile werden erfahren, wenn ein gewebter oder gestrickter Stoff mit einer verhältnismäßig offenen Struktur erhalten werden soll. Ein Garn nach der Erfindung wird zur Umwandlung in einen gewebten Stoff gewählt und in der Kett- und in der Schussrichtung angewendet, oder wird für Kett- oder Schussstrickvorgänge verwendet. Nach der Umwandlungstätigkeit können die Polymer- oder die natürlichen Fasern und das Bindemittel auf passende Weisen entfernt werden, wodurch nur die Metall- und möglicherweise Keramikfasern, die eine gewebte oder gestrickte Struktur bilden, zurückbelassen werden.
Abhängig von der Web- oder Strickstruktur, der Dichte in der Kett- und/oder in der Schussrichtung, und der Menge der verwendeten Polymer- oder natürlichen Fasern wird ein Textilstoff mit bestimmten Öffnungen zwischen den benachbarten Garnen erhalten. Falls nötig können zusätzliche Polymer- oder natürliche Garne, die keine Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfassen, die Garne nach der Erfindung teilweise ersetzen, um eine noch offenere Metall- und möglicherweise Keramikfaserstruktur bereitzustellen, wenn die Polymer- oder die natürlichen Fasern entfernt werden.
Ein Fachmann versteht, dass es viel leichter ist, eine verhältnismäßig dicht gewebte oder gestrickte Struktur als eine offene Struktur zu erhalten. Nach der Erfindung erleichtert das Herstellen eines verhältnismäßig dicht gewebten oder gestrickten Stoffs, der ein Garn nach der Erfindung umfasst, und das Entfernen der Polymer- oder der natürlichen Fasern des Stoffs, um einen verhältnismäßig offen gewebten oder gestrickten Stoff aus Metall- und möglicherweise Keramikfasern zu erhalten, die Herstellung eines derartigen Stoffs verglichen mit dem Weben der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und Keramikfasergarne zu einer derartigen offenen gewebten oder gestrickten Struktur selbst in einem hohen Maß.
Ein anderer Nutzen eines Textilstoffs nach der Erfindung ist, dass ein Garn, das mehr als ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und möglicherweise Keramikfasergarne umfasst, verwendet wird, und bei einer Entfernung der Polymer- oder der natürlichen Fasern die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und Keramikfasergarne im Textilstoff im Wesentlichen parallel zueinander vorhanden sind, und dies in der Kett- und/oder in der Schussrichtung. Das Bereitstellen eines derartigen Textilstoffs nur unter Verwendung der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und Keramikfasergarne würde viel mehr Probleme, z.B. Garnrisse und eine unregelmäßige Garnverteilung, verursachen und würde zu einer geringeren Herstellungsleistungsfähigkeit führen, besonders, wenn gewebte Strukturen erhalten werden sollen, da jeder Schusseinsatz nur ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, möglicherweise mit Keramikfasern oder Keramikfasergarnen kombiniert, einsetzen würde. Dies steht im Gegensatz zum Weben des Garns nach der Erfindung, das mehr als ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, und möglicherweise Keramikfasern oder Keramikfasergarne, umfasst. Jeder Schusseinsatz setzt die Anzahl von Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, die im Garn nach der Erfindung enthalten sind, möglicherweise zusammen mit Keramikfasern oder Keramikfaserbündeln, die ebenfalls im Garn enthalten sind, ein.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Textilstoffs, der Bündel von bearbeiteten Metallfasern umfasst, umfasst im Wesentlichen das Umgeben eines oder mehrerer Bündel von verfestigten Metallfasern mit Polymer- oder natürlichen Fasern, um ein Garn bereitzustellen. Dies kann durch Kernspinnen, Schlingspinnen oder Flechttechniken erfolgen. Es umfasst ferner das Umwandeln eines derartigen Garns in ein gewebtes, geflochtenes oder gestricktes Erzeugnis und schließlich das Entfernen der Polymer- oder der natürlichen Fasern. Zusätzlich können den Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern Keramikfasergarne hinzugefügt werden, bevor die Polymer- oder die natürlichen Fasern bereitgestellt werden. Alternativ wird ein oder werden mehrere Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern zuerst durch Schling- oder Kernspinnen mit Keramikfasern oder Keramikfasergarnen bedeckt, bevor die Verfestigung der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und der Keramikfasern im Wesentlichen mit Polymer- oder natürlichen Fasern umgeben wird.
Die Erfindung betrifft im Besonderen eine bestimmte gewebte oder gestrickte Struktur, die aus Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern hergestellt ist, wobei die Metallfasern aus einer hochtemperaturbeständigen Edelstahllegierung bestehen. Ein derartiger gewebter oder gestrickter Stoff, der durch dieses Verfahren erhalten wurde, erwies sich als herausragende Gasbrennermembran in Gasbrennern. Die Gasbrennermembran umfasst ferner Keramikfasern.
Bei der gewebten Gasbrennermembran kann durch Verwenden eines Garns, das derartige Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und Keramikfasern oder Keramikfasergarne umfasst, ein verhältnismäßig dicht gewebter Stoff bereitgestellt werden. Nach dem Weben werden die Polymer- oder die natürlichen Fasern und das Bindemittel entfernt, indem sie z.B. verbrannt werden. Daher werden vorzugsweise gut brennbare Fasern, z.B. Fasern auf Cellulosebasis, verwendet. Dies führt zu einem gewebten Stoff, der Metallfasern und möglicherweise Keramikfasern umfasst, hohen Temperaturen gegenüber beständig ist, und zwischen den Kett- und Schussgarnen Räume aufweist, die durch die Webstruktur, die Kett- und Schussdichte, und das Volumen der Polymer- oder der natürlichen Fasern bestimmt sind. Dieser gewebte Stoff wird dann auf eine bekannte Weise in der Ebene der Flamme an einem Rahmen in einem Gehäuse eines Gasbrenners mit Vormischung fixiert. Die offenen Räume, und somit die Webparameter, die die Ausmaße der Räume bestimmen, sind abhängig von den Brennereigenschaften zu wählen.
Es kann ein alternativer gewebter Stoff bereitgestellt werden, der durch den Umstand gekennzeichnet ist, dass der gewebte Stoff mehr als eine Schicht von Schussgarnen aufweist. Kettgarne verbinden die verschiedenen Schichten von Schussgarnen miteinander. Nach der vorliegenden Erfindung sind die Kett- und/oder die Schussgarne Garne, die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern und möglicherweise Keramikfasern umfassen, die im Wesentlichen mit Polymer- oder natürlichen Fa sern umgeben sind.
Da dieser gewebte Stoff als eine Gasbrennermembran verwendet werden soll, ist eine erste äußere Oberfläche zur Zufuhr des Gas-Luft-Gemischs des Brenners gerichtet. Diese Oberflächen wird nachstehend als die Gaszufuhroberfläche der Gasbrennermembran bezeichnet. Die zweite äußere Oberfläche wird als die Oberfläche der Gasbrennermembran verwendet, an der die Verbrennungstätigkeit beginnt. Diese Oberfläche, die auch als die Verbrennungs- oder Strahlungsoberfläche bezeichnet wird, wird nachstehend als Brenneroberfläche bezeichnet.
Die verschiedenen Schichten der Schussgarne sind durch ein oder mehrere Kettgarne miteinander verbunden. Außerdem können einige Kettgarne nur verwendet werden, um die verschiedenen Schussgarne in der gleichen Schicht von Schussgarnen zu verbinden. Die Kett- und Schussgarne, die an der Brenneroberfläche vorhanden sind, umfassen vorzugsweise verfestigte bearbeitete Metallfasern und Keramikfasern, während Garne, die die anderen Schichten bereitstellen, Bündel von weniger hitzebeständigen verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfassen können.
Eine Gasbrennermembran nach der Erfindung wird unter Verwendung eines derartigen gewebten Textilstoffs bereitgestellt. Die Vorteile einer Gasbrennermembran nach der Erfindung gegenüber der gegenwärtig bekannten Gasbrennermembran liegen darin, dass die Gefahr von plötzlichen Flammenrückschlägen, wenn die Brenneroberfläche beschädigt oder verbraucht ist, auf ein Mindestmaß verringert wenn nicht gar vermieden wird. Wenn die Brenneroberfläche z.B. durch einen Gegenstand, der die Oberfläche zerkratzt hat, oder einen Gegenstand, der auf die Oberfläche gefallen ist, beschädigt wurde oder die wärmebeständigen Fasern verbraucht sind, kann an der Oberfläche eine kleine Öffnung beobachtet werden.
Wenn man einer derartigen Öffnung an einer gegenwärtig bekannten Gasbrennermembran begegnet, kann sich diese Öffnung leicht ausdehnen, da die Kett- und Schussgarne, die an dieser Stelle beschädigt wie z.B. zerbrochen sind, nicht länger in der Webstruktur fixiert sind, was plötzliche Flammenrückschläge verursacht. Die Webstruktur des Textilstoffs, der eine derartige Gasbrennermembran bereitstellt, wird dazu neigen, sich aufwärts, von der Brenneroberfläche weg, zu rollen. Wenn Gegenstände nahe der Brenneroberfläche vorbeiziehen, können sie durch dieses Aufrollen des gewebten Stoffs behindert werden.
Wenn man einer derartigen Öffnung an einer Gasbrennermembran nach der Erfindung begegnet, ist dieser Defekt während einer Überprüfung der Brenneroberfläche sichtbar, doch werden die zusätzlichen Schichten unter der Öffnung als eine Sperre für ein Ansteigen der Temperatur über die Gasbrennermembran hinaus (was Flammenrückschläge verursacht) wirken. Sie werden die Öffnung auch an einem Ausdehnen hindern, da die Kettgarne, die auch in der Schicht oder in den Schichten unter der Brenneroberfläche fixiert sind, wird das Ausdehnen und das Aufrollen des Stoffs verhindern. Ferner werden die Schichten unter der Brenneroberfläche als eine Tragschicht wirken, die z.B. eine Keramikbrenneroberfläche oder eine Metallbrenneroberfläche tragen. Es ist allgemein bekannt, dass Metallbrenneroberflächen ihre Stärke mit der Zeit allmählich verlieren, da sie oxidieren.
Gasbrennermembranen nach der Erfindung sind auch selbsttragender, weshalb die Verwendung eines Stützsiebs vermieden werden kann. Die Verwendung derartiger Stützsiebe stellt die Vorteile der Erfindung nicht bereit, dass sie z.B. die Ausdehnung der Öffnungen nicht verhindert.
Es wurde herausgefunden, dass Webstrukturen, die durch dieses Verfahren bereitgestellt werden und als eine Gasbrennermembran verwendet werden, keine Flammenrückschläge zeigen und während des Betriebs gute CO- und NO_x-Emissionswerte bieten können.
Falls über die Oberfläche des gewebten oder gestrickten Stoffs hinweg unterschiedliche Abmessungen der offenen Räume benötigt werden, können in unterschiedlichen Zonen des Textilstoffs unterschiedliche Garne nach der Erfindung und unterschiedliche Dichten verwendet werden. Nach dem Entfernen der Polymerfasern und des Bindemittels wird ein Stoff erhalten, der unterschiedliche Zonen umfasst. Jede Zone des Stoffs weist ihre eigenen Öffnungen zwischen benachbarten Garnen auf, und jede Zone weist ihre bestimmte Luftdurchlässigkeit auf, wobei beide Eigenschaften von der verwendeten Dichte zur Bereitstellung des Textilstoffs abhängen. Falls dieser Stoff als eine Gasbrennermembran verwendet wird, wird eine Membran mit unterschiedlichen Verbrennungszonen erhalten.
Diese Elemente der Erfindung werden nun auf Basis einer Anzahl von Ausführungsformen derartiger Garne und Textilstoffe ausführlicher beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden, wobei
1 ein Querschnitt eines Garns ist.
2 ist eine schematische Seitenansicht eines Garns nach der Erfindung.
3 ist eine Ansicht eines gewebten Stoffs nach der Erfindung, der Garne nach der Erfindung umfasst.
4 ist eine Ansicht eines anderen gewebten Stoffs nach der Erfindung, der Garne nach der Erfindung umfasst.
5 ist eine Ansicht einer Gasbrennermembran nach der Erfindung auf Basis des in 3 gezeigten Stoffs.
6 ist eine Ansicht einer anderen Gasbrennermembran nach der Erfindung.
7a und 7b sind Ansichten eines Garns, das Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, Keramikfasergarne und Polymer- oder natürliche Fasern umfasst, nach der Erfindung.
8 zeigt eine alternative Gasbrennermembran nach der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
In 1 und 2 ist ein Garn gezeigt. In 1 ist ein Querschnitt eines Garns 11 gezeigt. Drei Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern 12 sind durch eine Schicht 13 aus Polymer- oder natürlichen Fasern umgeben. Diese Polymer- oder natürlichen Fasern können durch Kernspinnen um die Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern bereitgestellt werden, oder ein Garn 21 kann wie in 2 gezeigt durch Schlingspinnen bereitgestellt werden. Es werden mehrere Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern 22 verwendet. Diese Bündel umfassen bearbeitete Metallfasern 23, die durch Schlingen eines feinen Polymer- oder natürlichen Garns 24 um die Fasern verfestigt sind. Ein oder mehrere Faserbänder von Polymer- oder natürlichen Fasern 25 umhüllen diese Bündel von verfestigten Metallfasern 22. Durch das Schlingen eines feinen Polymer- oder natürlichen Grans 26 um die Polymer- oder die natürlichen Fa sern 25 und die verfestigten Bündel 22 wird ein Garn 21 bereitgestellt, das Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfasst, die mit Polymer- oder natürlichen Fasern umgeben sind.
Es versteht sich, dass die Anzahl der Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern 22, der Titer dieser Bündel, die Natur der verwendeten Polymer- oder natürlichen Fasern 25 und der Garne 24 und 26 und die Menge der Polymer- oder der natürlichen Fasern 25 gewählt werden kann, um die benötigten Eigenschaften des Garns 21 bereitzustellen.
Eine bestimmte Ausführungsform des Garns wird unter Verwendung von drei Bündeln von verfestigten bearbeiteten Metallfasern erhalten, die einen Titer von 333 Tex (333 Gramm pro Kilometer Garn) aufweisen, wobei jedes Bündel mit einem feinen PA-Garn mit einem Titer von 156 dTex umschlungen ist. Diese Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern sind mit Acrylfaserbündeln umhüllt. Das Garn weist einen gesamten Titer von 1660 Tex auf und besteht aus 62 Gew.% bearbeiteten Metallfasern und 38 Gew.% Acrylfasern.
Auf die gleiche Weise können zwei Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern mit 333 Tex durch Acrylfasern umhüllt sein, um ein Garn nach der Erfindung mit 1420 Tex bereitzustellen, das 50 Gew.% bearbeitete Metallfasern und 50 Gew.% Acrylfasern umfasst.
Ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern kann mit Acrylfasern umgeben sein, um ein Garn nach der Erfindung bereitzustellen, das einen Titer von 680 Tex aufweist und 52 Gew.% bearbeitete Metallfasern und 48 Gew.% Acrylfasern umfasst.
Ein gewebter Stoff 31 ist in 3 gezeigt. Die Kettgarne 32 sind Garne, die drei wie in 2 gezeigte Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern um fassen. Die Schussgarne 33 sind Garne, die mit den Kettgarnen identisch sind, aber nur zwei Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfassen. Die Ketten und Schüsse sind in einer glatten Webstruktur mit 2,5 Ketten pro cm und 7,5 Schüssen pro cm gewebt. Zwischen den Ketten und Schüssen sind keine bedeutenden Öffnungen bemerkbar.
Ein alternativer Stoff 41 wird unter Verwendung der wie in 4 gezeigten Webung bereitgestellt. Die Kettgarne 42 umfassen zwei Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern, während die Schussgarne 43 zwei Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern umfassen. Der Stoff ist ferner durch siebenundfünfzig Kettgarne pro zehn cm und fünfundvierzig Schussgarne pro zehn cm gekennzeichnet.
Dieser Stoff 31 oder 41 kann als eine Gasbrennermembran verwendet werden, nachdem die Polymer- oder die natürlichen Fasern durch ihr Verbrennen entfernt wurden. Unter Verwendung des Stoffs 31 wird nach dem Verbrennen ein wie in 5 gezeigter Stoff 31 erhalten. Wie ersichtlich ist, bleiben nur die Bündel von Metallfasern 52 zurück.
In der Kettrichtung verlaufen die drei Bündel von Metallfasern 62 im Wesentlichen parallel zueinander, wodurch Kettgruppen 63 gebildet werden. In der Schussrichtung verlaufen zwei Bündel von Metallfasern 62 im Wesentlichen parallel zueinander, wodurch Schussgruppen 64 gebildet werden. Die Kett- und die Schussgruppen 63 und 64 bleiben im Stoff zurück, und die ursprüngliche glatte Webstruktur ist bemerkbar.
Zwischen den Kett- und den Schussgruppen 63 und 64 sind Öffnungen 65 vorhanden. Wenn der Stoff als eine Gasbrennermembran verwendet wird, strömt Gas im Wesentlichen durch die Öffnungen 65, wo sich das Gas entzündet. Abhängig von der Größe der Öffnungen und der Webstruk tur wird mehr oder weniger Gas gestattet, unter einem bestimmten Druck durch die Membran zu strömen.
Durch Verändern der Webstruktur und/oder der Webdichte in der Kett- und der Schussrichtung können unterschiedliche Größen der Öffnungen in den Stoff eingebracht werden.
Wie in 6 gezeigt kann der gewebte Stoff 6 unterschiedliche Zonen umfassen, wobei jede Zone unterschiedliche Größen der Öffnungen 66 aufweist. Der Stoff wird durch Anwenden mehrerer Kettgruppen 62 und Schussgruppen 63 bereitgestellt. Die Webdichte in der Kettrichtung, die lokal durch den Abstand 64 bestimmt wird, wird über die Oberfläche des Stoffs hinweg verändert.
Die Webdichte in der Schussrichtung, die lokal durch den Abstand 65 bestimmt wird, wird ebenfalls über die Oberfläche des Stoffs hinweg verändert. Dadurch wird die Öffnung 66 durch die Abstände 64 und 65, die in einem bestimmten Bereich im Stoff vorhanden sind, bestimmt.
Ein alternatives Garn, das verwendet wird, um einen Textilstoff bereitzustellen, ist in 7a und 7b (die ein Querschnitt des Garns von 7a ist) gezeigt. Ein Garn 71 umfasst ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern 72, das durch Schlingspinntechniken mit einem Keramikfasergarn 73 umwickelt ist. Diese Kombination wurde dann, ebenfalls durch Schlingspinntechniken, im Wesentlichen mit Polymer- oder mit natürlichen Fasern 74 umgeben.
Ein Garn wird unter Verwendung eines Bündels von verfestigten bearbeiteten Metallfasern erhalten, das einen Titer von 333 Tex (333 Gramm pro Kilometer) aufweist und mit einem feinen PA-Garn mit einem Titer von 156 dtex umschlungen ist. Dieses Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern wird dann mit einem Keramik fasergarn, vorzugsweise einem Keramikgarn, das eine Lage von zwei Quartzel^®-Garnen ist, wobei jedes Quartzel^®-Garn ein gefachtes Garn von zwei Mal 120 Filamenten mit jeweils 9 μm Durchmesser ist, umschlungen. Das Keramikgarn umfasst somit ungefähr 480 Filamente, wodurch ein Keramikgarn mit 66 Tex bereitgestellt wird. Dieses keramikgarnumschlungene Bündel von verfestigten bearbeiteten Metallfasern wird dann mit Polyamidfasern umschlungen, um ein Garn bereitzustellen, das eine äußere Schicht aufweist, die im Wesentlichen durch diese Polyamidfasern bereitgestellt wird. Dieses Garn umfasst ungefähr 63 Gew.% Metallfasern, 29 Gew.% Keramik(Quartzel^®)fasern und 8 Gew.% Polyamidfasern.
Eine Gasbrennermembran nach der Erfindung, die mehr als eine Schicht von Schussgarnen umfasst, ist in 8 gezeigt.
8 zeigt einen Querschnitt eines gewebten Stoffs 80, der als eine Gasbrennermembran nach der Erfindung verwendet werden soll. Es sind eine Brenneroberfläche 81 und eine Gaszufuhroberfläche 82 bereitgestellt. Der Stoff 10 umfasst zwei Schichten von Schussgarnen. Die erste Schussgarnschicht 83 ist durch Verweben von Kettgarnen 84 und Schussgarnen 85 bereitgestellt. Eine zweite Schussgarnschicht 86 ist durch Verweben von Kettgarnen 87 und Schussgarnen 88 bereitgestellt. Beide Schichten sind durch Kettgarne 89 miteinander verbunden.
Eine Ausführungsform wird durch Verwenden von Metallfasergarnen für beide Schichten 83 und 86 erhalten. Die Garne 84 und 85 sind Metallfasergarne die AISI 316L-Edelstahlfasern umfassen. Die Garne 87, 88 und 89 umfassen Bündel von verfestigten bearbeiteten Fecralloy^®-Metallfasern. Vorzugsweise wird ein Bündel von verfestigten bearbeiteten Fecralloy^®-Metallfasern mit der metrischen Zahl 3/1 Nm (= 333 Tex) verwendet, das Fecralloy^®-Metallfasern mit äquivalentem Durchmesser von 35 μm oder 22 μm umfasst. Diese Bündel sind im Wesentlichen mit Viskosefasern umgeben.
In den Garnen 88 sind Keramikfasergarne enthalten. Vorzugsweise wird ein Quartzel^®-Filament mit der metrischen Zahl 30 Nm (= 33 Tex) verwendet, das Fasern mit einem Durchmesser von 9 μm umfasst. Insbesondere ist dieses Garn ein doppelt gefachtes Garn, das zwei Einzelgarne mit der metrischen Zahl 59 Nm (= 17 Tex) umfasst.

Claims

Gasbrennermembran, umfassend einen Textilstoff (61), wobei der Textilstoff ein Bündel von bearbeiteten Metallfasern (72) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Textilstoff ferner Keramikfasern (73) umfasst, wobei die Keramikfasern das Bündel von bearbeiteten Metallfasern mindestens teilweise bedecken.
Gasbrennermembran nach Anspruch 1, wobei die Keramikfasern das Bündel von bearbeiteten Metallfasern vollständig bedecken.
Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Textilstoff mehr als ein Bündel von bearbeiteten Metallfasern umfasst.
Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Keramikfasern als Keramikfasergarne bereitgestellt sind.
Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Keramikfasern um das Bündel von bearbeiteten Metallfasern geschlungen sind.
Gasbrennermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Textilstoff mindestens zwei Zonen umfasst, für die die Luftdurchlässigkeit von mindestens einer der Zonen von der anderen der Zonen verschieden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Gasbrennermembran, umfassend folgende Schritte: • Bereitstellen eines oder mehrerer Bündel bearbeiteter Metallfasern, wobei die Bündel durch ein Bindemittel verfestigt sind; • Bereitstellen von Keramikfasern um die Bündel bearbeiteter Metallfasern; • Umgeben eines oder mehrerer der Bündel bearbeiteter Metallfasern mit Polymer- oder natürlichen Fasern, um ein Garn zu erhalten; • Verarbeiten des Garns durch Weben, Flechten oder Stricken zu einem Textilstoff; • Entfernen des Bindemittels und der Polymer- oder der natürlichen Fasern aus dem Textilstoff.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Keramikfasern das Bündel von bearbeiteten Metallfasern teilweise bedecken.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Keramikfasern das Bündel von bearbeiteten Metallfasern vollständig bedecken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Keramikfasern um das Bündel von bearbeiteten Metallfasern geschlungen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Textilstoff mindestens zwei Zonen umfasst, für die die Luftdurchlässigkeit von mindestens einer der Zonen von der anderen der Zonen verschieden ist.