DE69127997T2 - Brenner mit oberflächenverbrennung - Google Patents

Brenner mit oberflächenverbrennung

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Description

    (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.

Claims (5)

1. Brenner mit Oberflächenverbrennung, der mit einem Diaphragma (M) mit einer ersten Lage (1) aus einem feuerfeste Eigenschaften aufweisenden Material, die eine Gasverbrennungszone bildet, und einer an die erste Lage angrenzenden zweiten Lage (2) zum Zuführen eines Gases zur ersten Lage versehen ist, wobei die Lagen übereinander angeordnet und durch Stiche einschließende Mittel aus feuerfestem Material aneinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lage (1) aus einem Vliesstoff aus feuerfesten Fasern besteht und die zweite Lage (2) aus einer Fasermatte, die aus einer großen Zahl von langen durch Sintern miteinander verbundenen Fasern hergestellt ist, besteht, wobei erste Lage (1) und zweite Lage (2) mit Maschinenstichen unter Verwendung eines Fadens (3) aus hitzebeständigem Metalldraht oder aus keramischem Fasermaterial zusammengenäht sind und die Maschinenstiche ein kreuzförmiges Muster über im wesentlichen die ganze Fläche des Diaphragmas (M) aufweisen, wodurch eine Befestigungslage zum Halten der Stiche nicht erforderlich ist.
2. Brenner mit Oberflächenverbrennung nach Anspruch 1, bei welchem die erste Lage (1) einen keramischen Stoff aufweist.
3. Brenner mit Oberflächenverbrennung nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die zweite Lage (1) eine Fasermatte aus rostfreiem Stahl aufweist.
4. Brenner mit Oberflächenverbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Maschinenstiche ein Schachbrettmuster aufweisen.
5. Brenner mit Oberflächenverbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die erste Lage (1) wenigstens im Verbindungsbereich von erster und zweiter Lage die gleiche Porosität aufweist wie das Material der zweiten Lage (2).
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