EP0035797A1 - Gasbrenner zum Erzeugen von Infrarotstrahlen - Google Patents

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EP0035797A1
EP0035797A1 EP81101800A EP81101800A EP0035797A1 EP 0035797 A1 EP0035797 A1 EP 0035797A1 EP 81101800 A EP81101800 A EP 81101800A EP 81101800 A EP81101800 A EP 81101800A EP 0035797 A1 EP0035797 A1 EP 0035797A1
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Infra- Kolb KG & Co GmbH
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    • F24C3/04—Stoves or ranges for gaseous fuels with heat produced wholly or partly by a radiant body, e.g. by a perforated plate
    • F24C3/042—Stoves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D14/145—Radiant burners using screens or perforated plates combustion being stabilised at a screen or a perforated plate
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/101—Flame diffusing means characterised by surface shape
    • F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11401—Flame intercepting baffles forming part of burner head

Definitions

  • the invention relates to a gas burner for generating infrared rays, with a venturi tube for supplying the gas-air mixture and a glow surface arranged at a distance in front of a concave screen made of a metallic grid or perforated plate.
  • Such gas burners are used wherever intensive and concentrated heat radiation is required in a limited space, such as in chicken grilling stations, in the quick drying of building parts and structures, for accelerated setting of concrete components and in road construction for the replastification of asphalt surfaces.
  • the operation of the known gas burner cannot yet optimally satisfy in so far as the efficiency, i.e. the energy yield of the gas is not high enough that in the event of gusts of wind the flames can strike backwards into the distribution space and that the temperature of the glow surface is not high enough, but is only around 850 ° C.
  • the object of the invention is therefore to provide a gas burner which, while eliminating the disadvantages described, has a greater yield in the desired infrared rays This is made possible by improving the combustion of the gas, increasing the combustion temperature and thereby increasing the temperature of the glow surface. In all practical situations of use of the burner, the flame should be prevented from striking back and thus the combustion of the gas at an undesired point, in particular in the lamp housing, with certainty.
  • An example of a field of application for gas burners is road construction, where large batteries of gas burners are used to repair the roads and repair damaged road surfaces in order to soften the asphalt surface of the train as quickly and deeply as possible through intensive infrared radiation.
  • the gas burners mounted on a chassis are directed downwards and are slowly moved at a speed of about two to three meters per minute close to the surface of the road surface.
  • the disadvantages identified in this work stem in particular from the fact that individual burners either become defective due to mutual influence or as a result of the high firing temperature, or that the flames blow back due to gusts of wind and the burners fail or therefore only partially output power, so that local temperature differences on the road surface in the Asphalt occur.
  • the combustion gas exits largely radially, so that the glowing gases spread out on all sides like a corona, get into the distribution chamber and emerge evenly over the entire surface via the front metal grille or perforated plate, which acts as a glow surface, causing the metal grille to emerge starts to glow and reaches a temperature of over 1000 ° C. Any combustible remains that are still present in the exhaust gas are completely burned on the glowing metal grille by the entry of oxygen from the ambient air. Comparisons of the gas burner according to the invention with those of the conventional type made in experiments have yielded an approximately 25% higher yield of infrared rays under otherwise identical conditions.
  • FIG. 1 the right half of the otherwise axially symmetrical gas burner according to the invention for generating infrared rays is shown in cross section.
  • a Venturi tube 2 Centrally in the course of the central axis of the gas burner, a Venturi tube 2 is arranged in a protective tube 5 in a known manner with its end lying inside the gas burner is firmly connected to a nozzle 6 which is formed in the center of a concave screen 8.
  • combustible gas for example propane or butane
  • the burner head 20 consists essentially of the cylindrical and concentric fine mesh wire meshes or grids 13 and 14 shown in Figures 2 and 3, of which the internal mesh 13 has the finer mesh pitch in order to prevent flashbacks in the Venturi tube.
  • the end face of the firing head 20 can be tightly sealed or - as shown in the example - can have a double mesh or mesh which is similar to the meshes 13 and 14 shown in FIGS. 2 and 3.
  • a double flange 15 inserted transversely to the longitudinal axis of the burner head 20 causes the combustible gas-air mixture to be distributed and deflected in the radial direction of the burner head, so that it exits the cylindrical networks 13, 14 at a comparatively high speed.
  • the front flange 15 lies against the inside of the nets forming the end face 17 of the burner head 20 and has some smaller openings 15a through which a smaller part of the gas-air mixture reaches the end nets and exits there for combustion.
  • the second flange 15 lies approximately in the middle of the burner head and has some larger openings 15b, the total cross-sectional area of which is larger than that of the openings provided in the other flange.
  • a heat-resistant metal grid or perforated plate is arranged, which extends in a slightly convex manner to the edge of the screen 8 and is firmly connected there with the aid of a peripheral frame 11 or by folding the wheels of the screen 8 .
  • a distribution chamber 9 is formed around the burning head 20 between the screen 8 and the grid 10, which is a uniform Distribution of the hot combustion gases, which emerge radially from the burner head in the direction of the arrows 18, so that they pass through the grating 10, which acts as a glow surface, at a lower gas velocity and cause it to glow in red-orange to yellow-orange color.
  • Another metal grille 9 with a somewhat finer mesh division extends approximately in the middle of the distribution chamber 19 between the screen 8 and the grille 10 up to the frame 11, from which it is also held.
  • a generously sized opening 16 is provided in the center of the grating 9, through which the burner head 20 extends and which allows sufficient space for the unimpeded spread of the blue flames forming a corona.
  • two or three parallel grids can also be provided.
  • all nets and grids are made of so-called expanded metal and the transverse and coarse-meshed glow grids or perforated plates can additionally be provided with arched features or beads for reinforcement.
  • a heat-resistant insulating layer 12 can be arranged on the back of the screen 8 concentrically with the protective tube 5, which is covered by means of a metal hood 4, the edge of the metal hood can also be firmly connected with the frame 11 or by flanging its edge with the screen 8 and the metal grids 9, 10.
  • the screen 8 it may be expedient to design the screen 8 as a perforated plate.
  • a swirling element is advantageously arranged between the gas nozzle 1 and the Venturi tube 2.
  • a helical wire spring 21 which is attached to the nozzle 1, is arranged for this purpose, which causes the gas-air mixture to be vortexed.

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Abstract

Ein Gasbrenner zum Erzeugen von Infrarotstrahlen, der ein in der Mittelachse eines konvexen Schirmes (8) liegendes Venturirohr (2) zum Zuführen des brennbaren Gas-Luft-Gemisches besitzt und am vorderen Ausgangsende des Venturirohres (2) einen zylindrischen Brennkopf (20) aufweist. Der Brennkopf (20) besitzt als wesentliche Bestandteile zwei zylindrische und konzentrisch zueinander liegende Drahtnetze (13, 14), von denen das innere eine feinere Maschenteilung besitzt als das äußere, um einen Rückschlag der Flammen zu verhindern. Im Brennkopf (20) eingesetzte Flansche (15) sorgen dafür, daß das Gas im wesentlichen radial in eine Brenn- und Verteilerkammer (19) und vergleichsweise hoher Durchtrittsgeschwindigkeit aus dem Brennkopf (20) heraustritt und in Form einer Korona mit sehr hoher Temperatur und Gasausbeute verbrennt. Mit genügend Abstand vor dem Brennkopf (20) erstreckt sich ein grobmaschiges, hitzebeständiges, die Glühfläche bildendes Metallgitter oder Lochblech (10) in leicht konvexer Wölbung bis zum Rand des Schirmes (8), wo beide Teile mit Hilfe eines Rahmens (11) zusammengehalten werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner zum Erzeugen von Infrarotstrahlen, mit einem Venturirohr zum Zuführen des Gas-Luft-Gemisches und einer mit Abstand vor einem konkaven Schirm angeordneten Glühfläche aus einem metallischen Gitter oder Lochblech.
  • Derartige Gasbrenner finden überall dort Verwendung, wo eine intensive und konzentrierte Wärmestrahlung auf einem eng begrenzten Raum gewünscht ist, wie zum Beispiel bei Hähnchengrillstationen, bei der Schnelltrocknung von Gebäudeteilen und Bauten, zum beschleunugten Abbinden von Betonbauteilen und im Straßenbau zur Replastifizierung von Asphaltdecken. Die Arbeitsweise der bekannten Gasbrenner kann insofern noch nicht in optimaler Weise befriedigen, als der Wirkungsgrad, d.h. die Energieausbeute des Gases, nicht hoch genug ist, daß bei Windstößen die Flammen nach innen in den Verteilungsraum zurückschlagen können und daß die Temperatur der Glühfläche nicht hoch genug ist, sondern nur etwa bei 850°C liegt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Gasbrenner zu schaffen, der unter Ausschaltung der beschriebenen Nachteile eine größere Ausbeute an dem gewünschten Infrarotstrahlenanteil ermöglicht, indem die Verbrennung des Gases verbessert, die Verbrennungstemperatur gesteigert und dadurch die Temperatur der Glühfläche erhöht wird. Dabei soll unter allen praktisch vorkommenden Anwendungssituationen des Brenners ein Zurückschlagen der Flamme und damit die Verbrennung des Gases an einer nicht gewünschten Stelle, insbesondere im Strahlergehäuse, mit Sicherheit vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Gasbrenner der eingangs beschriebenen Gattung mit den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Mitteln und Maßnahmen gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den anschließenden Unteransprüchen gekennzeichn et.
  • Ein beispielsweises Anwendungsgebiet der Gasbrenner ist der Straßenbau, wo zur Instandsetzung der Straßen und zur Reparatur beschädugter Straßendecken große Batterien von Gasbrennern verwendet werden, um den Asphaltbelag der Bahn durch intensive Infrarotbestrahlung möglichst schnell und tief zu erweichen. Die auf einem Fahrgestell montierten Gasbrenner sind nach unten gerichtet und werden langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei bis drei Metern in der Minute nahe über der Oberfläche der Straßendecke hinwegbewegt. Die bei diesen Arbeiten festgestellten Nachteile rühren insbesondere daher, daß einzelne Brenner entweder durch gegenseitige Beeinflussung oder infolge der hohen Brenntemperatur schadhaft werden oder daß durch Windstöße die Flammen zurückschlagen und die Brenner dadurch ausfallen oder nur teilweise Leistung abgeben, so daß örtlich Temperaturunterschiede auf der Straßenoberfläche im Asphalt auftreten. Durch die Erfindung können diese Nachteile nicht mehr auftreten, weil die Verbrennungsgase nicht mehr einem breitflächigen Verbrennungsraum Zugeführt und mit vergleichsweise geringer Gasgeschwindigkeit an dem als-Glühfläche wirkenden Vorderen Metallgittern verbrannt werden, sondern durch den Einsatz eines vergleichsweise kleinen Glühkopfes, der direkt an den Ausgang des Venturirohres angeschlossen ist, tritt an der als feines Doppelnetz oder Doppelsieb ausgebildeten Oberfläche des Glühkopfes eine vergleichsweise sehr hohe Durchtrittsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches auf, die eine sehr hohe Verbrennungstemperatur bei fast vollständiger Ausnutzung der brennbaren Gasanteile entstehen läßt. Infolge der zylindrischen Ausbildung des Brennkopfes tritt das Verbrennungsgas weitgehend radial aus, so daß sich die glühenden Gase wie eine Korona allseitig ausbreiten, in die Verteilerkammer gelangen und über das als Glühfläche wirkende vordere Metallgitter oder Lochblech gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt austreten, wodurch das Metallgitter ins Glühen kommt und eine Temperatur von über 1000° C annimmt. Eventuell noch im Abgas vorhandenen brennbare Überreste werden an dem glühenden Metallgitter durch den Zutritt von Sauerstoff der Umgebungsluft restlos verbrannt. Bei Versuchen angestellte Vergleiche des erfindungsgemäßen Gasbrenners mit denen der herkömmlichen Art haben eine um etwa 25% höhere Ausbeute an Infrarotstrahlen unter sonst gleichen Bedingungen erbracht.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt
    • Figur 1 eine Hälfte des erfindungsgemäßen Gasstrahlers im Querschnitt;
    • Figur 2 und 3 die den Brennerkopf bildenden zylindrischen und konzentrisch zueinander angeordneten Siebe oder Netze in perspektivischer Ansicht;
    • Figur 4 einen in den Brennerkopf eingesetzten Brennerflansch in perspektivischer Ansicht.
  • In Figur 1 ist die rechte Hälfte des im übrigen achssymmetrischen erfindungsgemäßen Gasbrenners zur Erzeugung von Infrarotstrahlen im Querschnitt dargestellt. Zentrisch im Verlauf der Mittelachse des Gasbrenners ist in bekannter Weise ein Venturirohr 2 in einem Schutzrohr 5 angeordnet, das mit seinem im Inneren des Gasbrenners liegenden Ende mit einem Stutzen 6 fest verbunden ist, der im Zentrum eines konkaven Schirmes 8 angeformt ist. Mit Hilfe einer Düse 1 wird dem Venturirohr 2 brennbares Gas, zum Beispiel Propan oder Butan, zugeführt, wodurch an seiner Gaseinlaßseite 3 Verbrennungsluft angesaugt, mit dem Gas vermischt und dem Brennkopf 20 zugeführt wird, der an einem an der zentralen öffnung des Schirmes 8 befestigten runden Winkelflansch 7 angeordnet ist. Der Brennkopf 20 besteht im wesentlichen aus den in den Figuren 2 und 3 dargestellten zylindrischen und konzentrisch zueinander liegenden feinmaschigen Drahtnetzen oder Gittern 13 und 14, von denen das innen liegende Netz 13 die feinere Maschenteilung hat, um Rückschläge der Flammen in das Venturirohr zu verhindern. Die Stirnfläche des Brennkopfes 20 kann dicht abgeschlossen sein oder - wie im Beispiel dargestellt - ein Doppelnetz oder -gitter aufweisen, das den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Netzen 13 und 14 ähnlich ist. Ein quer zur Längsachse des Brennkopfes 20 eingesetzter Doppelflansch 15 bewirkt die Verteilung und Ablenkung des brennbaren Gas-Luft-Gemisches in radialer Richtung des Brennkopfes, so daß es an den zylindrischen Netzen 13, 14 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit austritt. Der vordere Flansch 15 liegt an der Innenseite der die Stirnfläche 17 des Brennkopfes 20 bildenden Netze an und besitzt einige kleinere Durchbrechungen 15a, durch die ein kleinerer Teil des Gas-Luft-Gemisches an die stirnseitigen Netze gelangt und dort zwecks Verbrennung austritt. Der zweite Flansch 15 liegt etwa in der Mitte des Brennkopfes und besitzt einige größere Durchbrechungen 15b, deren Gesamtquerschnittsfläche größer ist als die der im anderen Flansch vorgesehenen Durchbrechungen. Mit genügend großem Abstand vor der Stirnfläche des Brennkopfes ist ein hitzebeständiges Metallgitter oder Lochblech angeordnet, das sich leicht konvex gebogen bis zum Rande des Schirmes 8 erstreckt und dort mit diesem mit Hilfe eines umlaufenden Rahmens 11 oder durch Umfalzen der Rädnder des Schirmes 8 fest verbunden ist. Somit ensteht um den Brennkopf 20 zwischen dem Schirm 8 und dem Gitter 10 eine Verteilerkammer 9, die eine gleichmäßige Verteilung der heißen Verbrennungsgase, die radial aus dem Brennkopf in Richtung der Pfeile 18 austreten, bewirken, so daß sie das als Glühfläche wirkende Gitter 10 mit geringerer Gasgeschwindigkeit duchsetzen und dieses in rot-orange bis gelb-orange Farbe zum Glühen bringen. Ein weiteres Metallgitter 9 mit etwas feinerer,Maschenteilung streckt sich etwa in der Mitte der Verteilerkammer 19 zwischen dem Schirm 8 und dem Gitter 10 bis zum Rahmen 11, von dem es ebenfalls gehalten wird. In dem Gitter 9 ist im Zentrum eine reichlich große Öffnung 16 vorgesehen, durch die sich der Brennkopf 20 erstreckt und die genügend Raum für die ungehinderte Ausbreitung der eine Korona bildenden blauen Flammen gewährt. Anstelle des mittleren Metallgitters 9 können auch zwei oder drei parallel liegende Gitter vorgesehen sein. Zweckmäßiger Weise werden alle Netze und Gitter aus sogenanntem Streckmetall hergestellt und die quer liegenden und grobmaschigen Glühgitter oder Lochbleche können zur Versteifung noch zusätzlich mit gewölbten Ausprägungen oder Sicken versehen sein. Trotz der enorm hohen Verbrennungstemperatur der aus dem Brennkopf radial austretenden Verbrennungsgase tritt weder am Brennkopf 20 selbst noch im Bereich des Venturirohres 2 eine unzulässig hohe Temperatur auf, weil durch das ständig nachströmende Gas-Luft-Gemisch eine ausreichende Kühlung dieser Bauteile erfolgt. Wenn vermieden werden soll, daß an der Rückseite des Schirmes 8 eine zu große Wärmeabstrahlung erfolgt, kann an der Rückseite des Schirmes 8 konzentrisch zum Schutzrohr 5 eine hitzebeständige Isolierschicht 12 angeordnet werden, die mit Hilfe einer Blechhaube 4 abgedeckt ist, wobei der Rand der Blechhaube ebenfalls mit Hilfe des Rahmens 11 oder durch Umbördeln seines Randes mit dem Schirm 8 und den Metallgittern 9, 10 fest verbunden sein kann. In diesem Falle kann es zweckmäßig sein, den Schirm 8 als Lochblech auszubilden. Bei der Zusammenfassung mehrerer erfindungsgemäßen Gasbrenner zu größeren Batterien kann es zwecks Raumersparnis von Vorteil sein, wenn der hinten liegende Stutzen des Schutzrohres 5 bzw. des Venturirohres 2 winklig abgebogen ist.
  • Zur Erzielung eines gut brennbaren Gases ist eine gute Vermischung der Gas- und Luftanteile förderlich, weshalb vorteilhafterweise zwischen der Gasdüse 1 und dem Venturirohr 2 ein Verwirbelungselement angeordnet wird. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist hierfür eine an der Düse 1 befestigte Drahtschraubenfeder 21 angeordnet, welche die Zwangsverwirbelung des Gas-Luft-Gemisches bewirkt.
  • Der in Figur 4 perspektivisch dargestellte Doppelflansch 15, von denen jeder Flansch eine Reihe von Durchbrechungen 15a und 15b aufweist, ist durch einen Kreuzsteg 15c, der die beiden Flansche 15 fest miteinander verbindet, zu einem kompakten Bauteil vereinigt. ,

Claims (9)

1, Gasbrenner zum Erzeugen von Infrarotstrahlen, mit einem Venturirohr zum Zuführen des Gas-Luft-Gemisches und einer mit Abstand vor einem konkaven Schirm angeordneten Glühfläche aus einem metallischen Gitter oder Lochblech,
d a,d i daß die Mündung des Venturirohres (2) im Zentrum des Schirmes (8) und im rechten Winkel zur Spannfläche des Schirmes (8) liegt, daß an der Mündung des Venturirohres (2) ein Brennkopf (20) aus mindestens zwei konzentrisch zueinander liegenden hitzebeständigen Netzen (13, 14) befestigt ist, von denen das innere (13) eine feinere Maschenteilüng besitzt als das äußere, daß die Stirnfläche (17)des Brennkopfes (20) geschlossen ist und daß mit Abstand vor dem Brennkopf (20) ein die Glühfläche bildendes Metallgitter (10) angeordnet ist, das sich bis zum Rande (11) des Schirmes (8) erstreckt.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Brennkopfes (20) durch mindestens zwei nebeneinander liegende Netze (17) abgeschlossen ist, die in Aufbau und Struktur den zylindrischen Netzen (13, 14) entsprechen und daß quer zur Mittelachse des Brennkopfes (20) mit Abstand zwei Flansche (15) liegen, von denen der eine an den stirnseitigen Netzen (17) anliegt und einige Durchbrechungen (15a) aufweist und von denen der zweite etwa in der Mitte des Brennkopfes liegt, der ebenfalls Durchbrechungen (15b) aufweist, deren Gesamtquerschnittsfläche jedoch größer ist als die im stirnseitigen Flansch.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Mittelebene der Verteilerkammer (19) zwischen dem Schirm (8) und dem Metallgitter (10) mindestens ein weiteres Lochblech oder Metallgitter (9) mit feinerer Lochung erstreckt, das im Zentrum eine hinreichend große öffnung (16) zum Durchtritt des Brennkopfes (20) besitzt.
4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (8) aus einem Lochblech besteht, an dessen Rückseite zentrisch um das Venturirohr (2) eine hitzebeständige Isolierschicht (12)angeordnet und mit Hilfe einer Blechhaube (4) eingeschlossen ist.
5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (2) in einem zylindrischen Schutzrohr (5) gelagert ist, das am vorderen Ende mit einem Stutzen (6) des Schirmes (8) und einem Winkelflansch (7) fest verbunden ist, der den Brennkopf (20) trägt.
6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (8), die Lochbleche bzw. die Gitter (9, 10) und ggf. die Blechhaube (4) von einem Rahmen (11) zusammengehalten sind.
7. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochbleche bzw. die Gitter (9, 10) mit dem Schirm (8) bzw. die Teile (8, 9, 10) mit der Blechhaube (4) durch Umbördeln der Ränder des Schirmes (8) bzw. der Haube (4) fest miteinander verbunden sind.
8. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (2) im Bereich der Gaseinlaßseite (3) winklig abgebogen ist.
9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasstrom zwischen der Düse (1) und dem Venturirohr (2) ein Verwirbelungskörper (21) angeordnet ist.
EP81101800A 1980-03-12 1981-03-11 Gasbrenner zum Erzeugen von Infrarotstrahlen Expired EP0035797B1 (de)

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