(Technisches Gebiet)
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit
Oberflächenverbrennung und insbesondere auf einen Brenner mit
Oberflächenverbrennung, der mit einer zweilagigen Struktur versehen ist,
die durch Übereinanderlegen und Verbinden einer Lage aus
feuerfestem Material wie einem Keramiknaterial zur Bildung einer
Gasverbrennungszone und einer Stützlage, die beispielsweise aus
einer Metallfasermatte besteht, hergestellt ist.
(Stand der Technik)
-
Im Zusammenhang mit Infrarot-Heizvorrichtungen, deren Anwendung
in weiten Bereichen, z.B. Kochen und Erwärmen von
Nahrungsmitteln, Trocknen von beschichteten Produkten usw., erwartet wird,
ist ein Brenner mit Oberflächenverbrennung als eine von mehreren
Techniken bekannt, die als Wärmequelle Brenngas verwenden, das
niedrige Kosten verursacht und einen hohen Heizwert aufweist.
-
Der Brenner mit Oberflächenverbrennung ist so, daß die
Wärmeenergie eines Brenngase, die im Fall der üblichen Verbrennung
weitgehend durch Konvektion abgeführt wird, mit hohem
Wirkungsgrad in Strahlungswärme umgewandelt wird, wobei er derart
ausgestaltet ist, daß eine Vormischung von Luft und Brenngas von
einer Seite eines durchlässigen flächigen Elements (im folgenden
als Brennerdiaphragma bezeichnet) zugeführt und die Mischung in
dem Oberflächenlage-Bereich an der anderen Seite des
Brennerdiaphragmas verbrannt wird, um so den Oberflächenlage-Bereich
selbst des Brennerdiaphragmas zu erhitzen und dadurch die Abgabe
von Strahlungswärme von diesem zu bewirken. Somit wird bei dem
Brenner mit Oberflächenverbrennung die Verbrennung des Gases
unter Bedingungen aufrechterhalten, bei denen eine Flamme in
engen Kontakt mit der Oberfläche des Brennerdiaphragmas gebracht
oder in den Oberflächenlage-Bereich eingeführt wird, wobei die
Strahlungswärme von der Flamme und dem Oberflächenlage-Bereich
des Brennerdiaphragmas, der auf einen rotglühenden Zustand
erhitzt ist, abgestrahlt wird.
-
Übliche Brenner mit Oberflächenverbrennung jenes Typs, bei
welchem eine Schicht aus porösem gesintertem Metall oder
gesinterter Keramik als Rohmaterial für das Brennerdiaphragma verwendet
wird, sind bereits auf einigen Gebieten praktisch angewandt
worden wie beispielsweise bei Kochgeräten und anderen Geräten,
wobei die Verwendung einer aus Metall- oder Keramikfasern
bestehenden Fasermatte, die in Schichtform gesintert ist, eingehend
erörtert worden ist. Diese Brenner mit Oberflächenverbrennung
sind insoweit vorteilhaft, als sie zusätzlich zu der Tatsache,
daß Strahlungswärme mit einem hohen Wirkungsgrad gewonnen werden
kann, eine stabile Verbrennung ermöglichen, die nicht von
äußeren Umständen wie Wind und Temperatur abhängig ist. Da
insbesondere das Brennerdiaphragma, welches aus einer durch Sintern von
rostfreien Stahlfasern hergestellte Matte besteht, mit
komplizierten Oberflächenformen hergestellt werden kann und eine
ausgezeichnete Festigkeit aufweist und da die Verwirklichung einer
Struktur mit hoher Porosität es ermöglicht, einen Brenner mit
einer großen Fläche, geringem Druckverlust, hohem
Verbrennungsgrad und hoher Energieabgabedichte herzustellen, der relativ
unaufwendig ist, wird seine Anwendung bei solchen Fällen wie dem
einer Heizvorrichtung bei einer im Freien befindlichen
Arbeitsstelle und dem Brennen und Trocknen von Automobillack erwartet.
-
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die die Konstruktion
einer Infrarot-Heizvorrichtung zeigt, die an einer im Freien
befindlichen Arbeitsstelle verwendet wird, als Beispiel einer
Brennervorrichtung mit Oberflächenverbrennung, die ein
Brennerdiaphragma verwendet, welches aus einer rostfreien
Stahlfasermatte hergestellt ist, wobei ihr wesentliches Teil
einschließlich des Brennerdiaphragmas im Schnitt dargestellt ist.
-
In Fig. 3 besteht das Brennerdiaphragma m aus einer rostfreien
Stahlfasermatte mit einer Dicke von 5 mm, die hergestellt wird,
indem rostfreie lange Stahlfasern (JIS - SUS - 316) mit einem
Durchmesser von 20 µm und einer Länge von etwa 50 mm in die Form
einer Matte gebracht und die langen Fasern zusammengesintert
werden. Bei diesem Brennerdiaphragma m bildet sein
Oberflächenlage-Bereich ml während des Betriebes der Vorrichtung eine
Gasverbrennungszone, die ein Strahlungsbereich für Strahlungswärme
ist.
-
Hierbei sind ein Zuführungssystem für Brenngas mit einer Gasdüse
N, einem Magnetventil SV und einem Brenngasbehälter T sowie ein
Luftzuführungssystem mit einem Ventilator F mit dem eigentlichen
Brenner K verbunden, an welchem das Brennerdiaphragma angebracht
ist. Ferner ist eine Funkenelektrode S zur Zündung gegenüber dem
unteren Ende des Brennerdiaphragmas m angeordnet, so daß, wenn
ihr Schalter betätigt wird, eine Steuervorrichtung C nicht nur
das Magnetventil SV und das Gebläse F in Betrieb setzt, sondern
auch eine hohe Spannung in Form einer Spannungsspitze zwischen
Funkenelektrode S und dem Brennerdiaphragma m anlegt und somit
einen Entladungsfunken erzeugt und dadurch das Gas-Luft-Gemisch
an der Oberfläche des Brennerdiaphragmas m zündet. Diese
Komponenten sind auf einer bewegbaren Basis B montiert, die mit
Rädem versehen ist.
-
Nachdem der Schalter der Steuereinrichtung C betätigt worden
ist, so daß die Heizeinrichtung eingeschaltet ist, wird das
Magnetventil SV geöffnet, wodurch Brenngas von der Düse M
injiziert wird, wobei auch das Gebläse F eingeschaltet wird und
somit Luft zuführt, wodurch innerhalb des eigentlichen Brenners
K ein Gemisch aus Brenngas und Luft in Richtung auf das
Brennerdiaphragma m und durch dieses hindurchströmt und durch den
Oberflächenlage-Bereich ml nach außen austritt. Andererseits wird
ein Funken zwischen der Funkenelektrode 5 und dem
Brennerdiaphragma m, zwischen denen eine hohe Spannung angelegt worden
ist, erzeugt, so daß das aus diesem Bereich austretende Luft-
Gas-Gemisch gezündet wird und sich eine Flamme schnell über die
gesamte Oberfläche des Brennerdiaphragmas m verbreitet und
dadurch den Brennbetrieb beginnt.
-
Zu diesem Zeitpunkt müssen die Menge des zugeführten Gases und
die Menge der zugeführten Luft genau gesteuert werden, damit der
Brenner mit Oberflächenverbrennung eine effiziente Verbrennung
bewirken kann. Mit anderen Worten, das Verhältnis der
zugeführten Gasmenge zur Menge an zugeführter Luft (das
Mischungsverhältnis) wird im wesentlichen äquivalent zum stöchiometrischen
Mengenverhältnis für eine chemische Reaktion eingestellt und
auch die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches,
welches durch das Brennerdiaphragma m hindurchgeht, wird so
gewählt, daß sie sich in einem Bereich befindet, bei welchem die
Flamme sich nicht von der Oberfläche des Brennerdiaphragmas m
löst. Als Ergebnis wird eine stabile Verbrennung im
Oberflächenlage-Bereich ml des Brennerdiaphragmas m aufrechterhalten, wobei
der Oberflächenlage-Bereich ml rotglühend erhitzt wird, wodurch
Strahlungswärme in einer Menge abgestrahlt wird, die im
wesentlichen abhängt von der Oberflächentemperatur des
Oberflächenlage-Bereiches ml.
-
Im Fall des Brenners mit Oberflächenverbrennung, der das
Brennerdiaphragme aus rostfreier Stahlfasermatte verwendet, ist das
Fortschreiten des oxidativen Abbaus des
Oberflächenlage-Bereiches des Brennerdiaphragmas, der rotglühend erhitzt wird, so
stark, daß die rostfreie Stahlfasermatte schnell ausgedünnt
wird, was zum Brechen führt und die Lebensdauer des
Brennerdiaphragmas verringert. Aus diesem Grunde hat beispielsweise die
Lebensdauer im Fall des Brennerdiaphragmas m der üblichen
Heizvorrichtung nie mehr als hundert Stunden, sogar bei normalem
Betrieb, betragen.
-
Fig. 4 zeigt eine Temperaturverteilung in Richtung der Dicke des
Brennerdiaphragmas m, wenn der übliche Brenner mit
Oberflächenverbrennung sich im normalen Betrieb befand. In Fig.
4 ist auf der Abszisse die innere Tiefenposition D (mm) des
Brennerdiaphragmas m aufgetragen, wobei die Oberflächen des
Oberflächenlage-Bereiches ml den Null-Punkt (0) darstellt und
auf der Ordinate die Temperatur T (ºC) aufgetragen ist.
-
In Fig. 4 hat die Temperatur des Oberflächenlage-Bereichs ml des
Brennerdiaphragmas etwa 1200º C erreicht. Dies stellt ein rauhes
Milieu für diese Art von rostfreier Stahlfasermatte dar, deren
normale Temperatur unter etwa 800º C gehalten werden sollte.
Andererseits nimmt, da die rostfreie Stahlfasermatte selbst ein
Material darstellt, das eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit
aufweist und immer durch das durch sie hindurchgehende
unverbrannte Gas-Luft-Gemisch gekühlt wird, mit dem Näherkommen der
Position an die Rückseite des Oberflächenlage-Bereiches ml die
Temperatur schnell ab, so daß sogar in Fig. 4 die Temperatur
tatsächlich unter 800º C an der inneren Position liegt, die
lediglich 1 mm von der Oberfläche des Oberflächenlage-Bereiches
ml entfernt ist, wobei hier die Temperatur so ist, daß die
rostfreie Stahlfasermatte ihr in ausreichender Weise standhält.
-
In Anbetracht dieses Punktes hatte der Erfinder versucht, ein
Brennerdiaphragma mit einer zweilagigen Struktur herzustellen,
indem er den Oberflächelage-Bereich ml des Brennerdiaphragmas m
durch eine Matte aus hitzefestem Material ersetzte, z. B. einem
gesinterten feuerbeständigen Material, wie Keramikfasern aus
Al&sub2;O&sub3;, wobei der verbleibende Teil, d.h., die Rückseite
ausschließlich des Oberflächenlage-Bereiches, als Stützlage für die
rostfreie Stahlfasermatte verwendet wurde und die Matte aus
hitzebeständigem Material und die rostfreie Stahlfasermatte
durch Sintern miteinander verbunden wurden. Allerdings
unterscheiden sich die rostfreien Stahlfasern und die Fasern aus
hitzebeständigem Material erheblich in Bezug auf die
erforderlichen Bedingungen für den Sintervorgang, d. h., die rostfreien
Stahlfasern schmelzen bei den Temperaturbedingungen, die für das
Sintern der Fasern aus hitzefestem Material erforderlich sind
usw. und somit liegt es auf der Hand, daß es schwierig ist, die
beiden Matten durch Sintern miteinander zu verbinden. Hinzu
kommt, daß, während Versuche gemacht worden sind, die Verbindung
mittels Sintern durch die Anordnung einer großen Anzahl von
kleinen hitzefesten Schrauben an der Verbrennungsoberfläche zu
ersetzen, wobei die Schrauben durch die beiden Lagen
hindurchgesteckt und an der Rückseite befestigt wurden, durchgeführte
tatsächliche Verbrennungsversuche gezeigt haben, daß ein
oxidativer Abbau der rostfreien Stahlfasermatte stärker eintritt als
beim verbleibenden Teil, insbesondere in den Bereichen entlang
den kleinen hitzefesten Schrauben, die durch das
Brennerdiaphragma hindurchgeführt sind, und daß es schließlich zur
Bildung einer Lücke um jede der kleinen hitzebeständigen Schrauben
kommt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit und die
Einheitlichkeit der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches an der
Verbrennungsoberfläche beeinträchtigt werden.
-
Andererseits hat sich bestätigt, daß, wenn ein großflächiges
Diaphragma für einen Brenner mit einer unzureichenden Verbindung
zwischen den beiden Lagen hergestellt wird, sich zwischen den
Lagen teilweise ein Abstand bildet, wodurch das Strömen des
Luft-Gas-Gemisches gestört und die Verbrennung unstabil und
uneinheitlich gemacht wird und als Resultat wiederholten
Betriebs die relativ dünne Lage aus der Keramikfasermatte
zusammenfällt und aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung
zwischen den beiden Lagen abfällt.
(Offenbarung der Erfindung)
-
Es ist die wesentliche Zielsetzung der Erfindung, einen Brenner
mit Oberflächenverbrennung vorzuschlagen, der eine lange
Lebensdauer hat und so ausgebildet ist, daß die Hitzebeständigkeit
eines Brennerdiaphragmas verbessert wird, indem sein
Oberflächenlage-Bereich mit einem brennfesten Material versehen wird
und die Lage des brennfesten Materials und eine Lage aus einer
rostfreien Stahlfasermatte fest miteinander verbunden sind, ohne
die Einheitlichkeit der Gasverbrennung an der
Verbrennungsoberfläche zu beeinträchtigen.
-
Die Veröffentlichung GB-A-1368084 offenbart einen Brenner mit
Oberflächenverbrennung mit einer ersten Lage aus einem Material
mit brennfesten Eigenschaften, die eine Gasverbrennungszone
bildet, und mit einer zweiten Lage, die dazu dient, der ersten
Lage Gas zuzuführen, wobei erste und zweite Lage aufeinander
angeordnet und unter Verwendung von Mitteln aneinander befestigt
sind, die Stiche aus einem brennfesten Material aufweisen. In
dieser Veröffentlichung sind die Stiche voneinander unabhängig
und in einer Lage aus expandiertem Metall oder einem einer
Schicht aus einem Drahtgewebe verankert.
-
Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein verbessertes Diaphragma
verfügbar zu machen.
-
Der Brenner gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
-
Bei dem Brenner mit Oberflächenverbrennung gemäß einem
bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die erste Lage aus einem
Keramikstoff hergestellt.
-
Bei dem Brenner mit Oberflächenverbrennung gemäß der Erfindung
wird ein Gemisch, welches ein Vorgemisch aus Luft und einem Gas
umfaßt, von der Seite der zweiten Lage so zugeführt, daß das
Gemisch durch die zweite Lage hindurchgeht und zur ersten Lage
austritt und in dem Oberflächenlage-Bereich der ersten Lage
verbrannt wird, wodurch der Oberflächenlage-Bereich auf einen
rotglühenden Zustand erhitzt wird. Hier wird beispielsweise ein
brennfestes Material wie eine Matte aus Keramikfasern als erste
Lage verwendet, wobei auch eine Matte aus rostfreien Stahlfasern
allgemein als zweite Lage im Hinblick auf Festigkeit und
Wirtschaftlichkeit verwendet wird.
-
Da andererseits erste und zweite Lage aufeinander angeordnet und
mit einem brennfesten Faden zusammengenäht sind und ihre
relative Positionierung fixiert ist, sind die Form der ersten Lage und
ihre Position an dem Brennerdiaphragma durch die zweite Lage
gestützt, wobei sie praktisch unverändert sind, und zwar sogar
dann, wenn die erste Lage auf einen rotglühenden Zustand erhitzt
wird mit der resultierenden Abnahme bezüglich der Festigkeit
oder sogar dann, wenn weiterhin eine thermische Expansion in der
ersten Lage verursacht wird.
-
In diesem Fall ist es, wenngleich es vom Standpunkt der
Durchführung
leicht ist, das Nähen mittels Stechen durch das
Brennerdiaphragma hindurch zu bewirken, im Hinblick auf die
Einheitlichkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Gas-Gemisches an
der Verbrennungsoberfläche erwünscht, die beiden Lagen intern
zusammenzunähen, indem die Stiche nicht vollständig durch die
beiden Lagen hindurchgeführt werden, so daß die Stiche nicht an
der Oberfläche oder an der Rückseite des Brennerdiaphragmas
erscheinen.
-
Wenngleich ein Draht aus hitzebeständigem Material wie
Kanthaldraht aus Fe-25%, Cr-5% und Al-2% Co oder ein verdrehter Faden
oder ein Einzelstrangfaden aus Keramikfasermaterial als Faden
zum Zusammennähen der beiden Lagen verwendet werden kann, sollte
die Dicke dieser Fäden vorzugsweise so gewählt sein, daß sie das
erforderliche Minimumlimit bezüglich der Festigkeit unter
demselben Gesichtspunkt wie bereits vorstehend erwähnt erfüllt.
-
Als Ergebnis wird erreicht, daß die zweite Lage nicht direkt der
hohen Temperatur der Oberfläche, die auf die Gasverbrennung
zurückgeht, ausgesetzt ist. Darüberhinaus wird, da der Nähfaden
dünn ist und einen geringeren Einfluß auf die Permeabilität von
erster und zweiter Lage aufgrund seiner Durchdringung durch das
Brennerdiaphragma im Vergleich mit den vorerwähnten kleinen
Schrauben usw. ausübt, die einheitliche Fließgeschwindigkeit des
Luft-Gas-Gemisches an der Verbrennungsoberfläche
aufrechterhalten, so daß einheitliche Verbrennungsbedingungen ohne
Schwankungen erhalten werden.
-
Wenngleich zahlreiche hitzefeste Fasern für die erste Lage
verwendet werden können, ist es wünschenswert, die Wahl so zu
treffen, daß diese die gleiche Porosität wie das Material der
zweiten Lage aufweist oder keine stufenförmige Differenz oder
keine schnelle Änderung im Verbindungsbereich verursacht wird.
-
Beim Brenner mit Oberflächenverbrennung gemäß der Erfindung ist,
wenn die erste Lage aus Keramikstoff besteht, diese leicht zu
handhaben im Vergleich zu der Matte aus Keramikfasern oder dgl.,
wobei darüberhinaus kein Brechen oder Zusammenfallen aufgrund
des Nähens auftritt, wodurch es möglich ist, erste und zweite
Lage leicht durch Verwendung beispielsweise einer üblichen
Nähmaschine oder dgl. miteinander zu verbinden.
-
Bei der Herstellung des Brenners mit Oberflächenverbrennung
gemäß der Erfindung können erste und zweite Lage wirksam nach
einem solchen frei gewählten Muster, wie einem Gitter- einem
Spiral- oder Zick-Zack-Muster mit einem Faden aus Keramikfasern
oder einem Platin oder Nichrom-Faden unter Verwendung einer
Nähmaschine angenäht werden.
-
Beim Brenner mit Oberflächenverbrennung gemäß der Erfindung wird
die Oberflächenlage der Brennerschicht, welche die
Gasverbrennungszone bildet, von der ersten Lage aus brennfestem Material
gebildet, so daß das Fortschreiten des oxidativen Abbaus des
Brennerdiaphragmas gehemmt wird. Weiterhin kann, da erste und
zweite Lage miteinander vernäht und aneinander befestigt sind,
das Brennerdiaphragma leicht gehandhabt werden, wobei keine
Gefahr besteht, daß zwischen den beiden Lagen aufgrund
wiederholten Betriebs eine Verschiebung eintritt. Hinzu kommt, daß
bezüglich der Wahl der Materialien für die beiden Lagen eine
erhebliche Freiheit besteht, ohne daß es notwendig wäre, die
Unterschiede bezüglich Sintertemperatur und das Zusammenpassen
beispielsweise bezüglich der Affinität usw. zwischen den
Materialien zu berücksichtigen wie im Falle des Verbindens der
beiden Lagen durch Sintern.
-
Es werden somit im Ergebnis nicht nur Materialkosten und
Produktionskosten des Brennerdiaphragmas verringert, wobei seine
Lebensdauer vergrößert wird. Vielmehr ist es auch möglich, die
Nutzung des Brennerdiaphragmas zu verbessern und die
Betriebskosten der Verbrennungsvorrichtung, die dieses Brennerdiaphragma
verwendet, zu reduzieren. Da keine Notwendigkeit besteht, die
Hitzefestigkeit des Brennerdiaphragmas während des Betriebes
besonders zu berücksichtigen, ist es auch möglich, ein Gas mit
hohem Brennwert, z. B. Propangas, zu verwenden, um eine
Oberflächenverbrennung
mit hoher Dichte zu erreichen und weiterhin
die Oberflächenemperatur der Verbrennungsoberfläche höher
einzustellen, wodurch eine bessere Strahlungseffizienz erreicht
wird.
-
Die vorstehend genannten und weitere Ziele und Vorteile der
Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden
Beschreibung einer Ausführung zum Zwecke der Erläuterung in
Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung.
(Kurze Beschreibung der Zeichnungen)
-
Fig. 1a ist eine Vorderansicht, die die Konstruktion eines
Brenners mit Oberflächenverbrennung gemäß einer
Ausführung der Erfindung zeigt;
-
Fig. 1b ist eine Teil-Schnittansicht der Fig. 1a in größerem
Maßstab;
-
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung
zwischen dem Betriebszustand des Brenners mit
Oberflächenverbrennung gemäß der Ausführung der Erfindung
und der Grenz-Oberflächentemperatur der jeweiligen
Lagen im Brennerdiaphragma zeigt, wobei auf der
Abszisse das Äquivalentmengenverhältnis Φ
(tatsächliches Brennstoff-Luft-Verhältnis / stöchiometrisches
Brennstoff-Luft-Verhältnis) und auf der Ordinate die
Temperatur (º C) aufgetragen ist;
-
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die ein
Konstruktionsbeispiel einer Heizeinrichtung für Außenbetrieb
als Beispiel für die Anwendungen eines üblichen Bren
ners mit Oberflächenverbrennung zeigt;
-
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die
Temperaturverteilung im Querschnitt der rostfreien
Stahlfasermatte bei einem üblichen Brenner mit
Oberflächenverbrennung zeigt, wobei auf der Abzsisse die innere
Tiefenposition D (mm) des Brennerdiaphragmas mit der
Oberfläche des Oberflächenlage-Bereiches als Null-
Punkt (0) und auf der Ordinate die Temperatur T (ºC)
aufgetragen ist.
(Die beste Art der Ausführung der Erfindung)
-
In den Fig. 1a und 1b ist der Brenner mit Oberflächenverbrennung
gemäß dieser Ausführung mit einem Brennerdiaphragma M mit einer
zweilagigen Struktur versehen, die durch Nähen mit einem
hitzefesten Faden 3 hergestellt wird, um einen Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1
als erste Lage, die den Oberflächenlage-Bereich bilden soll, und
eine Matte 2 aus rostfreien Stahlfasern als eine zweite Lage,
welche eine Stützlage bilden soll, zu verbinden.
-
Die erste Lage oder der Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1 ist ein Vlies mit
einer Dicke von 1 - 2 mm, welches aus keramischen langen Fasern
aus Al&sub2;O&sub3; mit einem Durchmesser von 8 µm hergestellt ist, und die
zweite Lage oder die Matte 2 aus rostfreien Stahlfasern ist eine
Matte von 4 mm Dicke, die hergestellt wird, indem eine große
Anzahl von langen Fasern aus rostfreiem Stahl (JIS-SUS 316) mit
einem Durchmesser von 20 µm und einer Länge von etwa 50 mm
kombiniert und in Mattenform gebracht wird, worauf dann die langen
Fasern mittels Sintern miteinander verbunden werden. In diesem
Fall haben die beiden die im wesentlichen gleiche Porosität von
über 90%.
-
Andererseits sind der Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1 und die Matte 2 aus
rostfreien Stahlfasern aufeinander angeordnet, so daß die beiden
übereinanderliegenden Lagen kreuzweise gemäß einem Schachbrett-
Stichmuster mit etwa 10 mm Quadraten mit dem einsträngigen Draht
3 aus Kanthal, einer Eisen-Chrom-Legierung oder dgl. mit einem
Durchmesser von 0,1 mm unter Verwendung einer
Industrienähmaschine genäht werden, wodurch die beiden Lagen miteinander
verbunden werden.
-
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem
Äquivalentmengenverhältnis Φ des Gas-Luft-Gemisches (tatsächliches Brennstoff-Luft-
Verhältnis / stöchiometrisches Brennstoff-Luft-Verhältnis) im
Brenner mit Oberflächenverbrennung gemäß der vorliegenden
Ausführung und der Grenzflächentemperatur der jeweiligen Lage im
Brennerdiaphragma. In diesem Fall sind die typische
Strömungsgeschwindigkeit
des Gemisches mit 15 cm/sec. und Methan (CH&sub4;)
als Brenngas gewählt. Die Kurve Tms stellt die
Oberflächentemperatur des Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoffes 1 dar; die Kurve Tmb stellt die
Temperaturatur an der Rückseite des Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoffes 1 oder
die Temperatur an der Grenzfläche zwischen Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1
und der Matte 2 aus rostfreien Stahlfasern dar.
-
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann bei dem Brennerdiaphragma M
gemäß der Erfindung, bei welchem der Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1 als
Bereich verwendet wird, der in einen rotglühenden
Hochtemperaturzustand mit dem Fortschreiten der Gasverbrennung gebracht
wird, die Temperatur an der Grenzfläche zwischen
Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff 1 und der Matte 2 aus rostfreien Stahlfasern unter 800º
bei den verschiedenen Äquivalenzmengenverhältnissen Φ gehalten
werden.
-
Als Ergebnis wird das Fortschreiten der Oxidation in der Matte
2 aus rostfreien Stahlfasern verlangsamt, so daß bei der
vorliegenden Ausführung die Lebensdauer des Brennerdiaphragmas bis auf
5.000 Stunden sogar bei Betrieb unter Maximalbelastung
verbessert werden kann verglichen mit der üblichen Lebensdauer von
etwa 100 Stunden, wobei auch die Einheitlichkeit der Verbrennung
an der Verbrennungsoberfläche während des Betriebes
aufrechterhalten werden kann.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß, wenngleich bei der
vorbeschriebenen Ausführung die Matte aus rostfreien Stahlfasern und der
Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoff mit dem Kanthaldraht-Faden zusammengenäht
sind, diese Materialien auf verschiedene Weise unter
Berücksichtigung der Hitzebeständigkeit und wirtschaftlicher Erwägungen
ausgewählt und kombiniert werden können. So ist es
beispielsweise möglich, verschiedene Modifikationen durchzuführen wie die
Verwendung eines Keramikstoffes aus TiO&sub2; anstelle des
Al&sub2;O&sub3;-Keramikstoffes, Verwendung eines Platindrahtes anstelle des
Kanthaldrahtes usw.