【発明の詳細な説明】
ガスバーナー用金属ファイバー膜
本発明は、ガスバーナー用多孔性金属ファイバー膜に関する。
使用される鋼ファイバーが、高温に対する耐性をそれらに生じさせるためにク
ロム及びアルミニウムを含むという条件で、プレミックスガス表面輻射バーナー
中にバーナー膜として焼結金属ファイバー膜を使用することは、欧州特許第１５
７，４３２号公報から公知である。
更に、合計して、プレートの合計表面積の５〜３５％を成す穴の規則的パター
ンを含むところの多孔性金属ファイバープレートは、国際特許出願公開第９３／
１８３４２号公報から公知である。この実施態様の利点は、プレートの全表面に
亘ってプレートを横断するガスのより均一な流れを含む。
操作中、これらのプレートは、バーナープレートの加熱及び冷却サイクルに従
って、全方向において膨脹し、そして次に、再び収縮することができなければな
らない。プレートがかなりの表面積を持ち、しかし、かつ固定されたフレーム中
に保持されるとき、寸法のこの周期的な変化は常には、妨げられずに進行するこ
とができない。実際、２０〜１０００℃の間のこれらのプレートの膨脹係数は平
均すると１５×１０-6／℃であることを覚えておかなければな
らない。実際、これは、例えば、１０００℃まで加熱すると、１メートル長のプ
レートが、この長さ方向に１５ｍｍだけ膨脹するであろうことを意味する。開放
環境において、固定されたフレームはしかし、最大３００℃まで加熱されるであ
ろう。なぜなら、膜と異なって、このフレームはガス燃焼中に白熱状態まで加熱
されないからである。それ故、プレート平面におけるプレートの横方向の膨脹に
よるのでなくて、プレートが膨らむことにより実現されなければならないであろ
うところのほぼ１０ｍｍのプレートの膨脹がある。このことは、この膨らみが制
御不可能な局部的変形（しわ又はひだ）として発現するであろう危険性、即ち、
プレートに、その本来の平らな形状を失わしめることを生じることを含む。同時
に、プレート中のファイバー層が、いくつかの場所において互いに横方向に分離
するであろう危険性（即ち、多孔度が許容し得ない変化をこうむる）がある。
この制御不可能な変形傾向を防ぐことが、本発明の目的である。
この目的は、各々長さＬ及び幅Ｄを持ち、かつ格子の形で中間の密度を高めら
れた、結束された又は密閉された境界区域あるいは列を持つ多数の相連続する四
角形の多孔性領域のパターンを持つ焼結金属ファイバーウェブを含む、ガスバー
ナー用の金属ファイバーバーナー膜を提供することにより達成される。各多孔性
領域の表面は、少なくとも１００ｃｍ2であるべきであり、そして各二つの隣接
する
格子列の間の任意の距離Ｄ又はＬが少なくとも４０ｍｍであり、一方、各密閉さ
れた区域の幅Ｂは５〜２０ｍｍである。格子は好ましくは、規則的であるべきで
ある。これは、多孔性領域が好ましくは全て同一の形状及び表面積を持つべきで
あることを意味する。
幅Ｂは、中間の密閉された又は結束された区域において、十分な堅さを得るた
めには最小５ｍｍでなければならない。しかし、幅Ｂが２０ｍｍより大きいなら
、膜の有効表面積のあまりに多くが失われ得る。同様に、各多孔性領域又はそれ
らの大部分の表面積が、１００ｃｍ2より小さいとき、やはり有効燃焼表面があ
まりに多く減少する。
多孔性領域は、長方形又は正方形の形状を持ち得る。相連続する多孔性領域の
間の結束された又は密度が高められた区域の境界格子ラインは、これらのライン
に沿って金属ファイバー骨格を局部的に密にすることにより製造され得る。さも
なければ、これらは、耐熱性（例えば、セラミックス）物質で、これらのライン
（即ち細片）中の膜の金属ファイバー骨格の孔を少なくとも一部、例えば膜の厚
さの少なくとも半分にわたって詰めて、この領域中の膜を密閉することにより製
造され得る。これは、格子ラインにより覆われた区域において、膜が、膜を通し
て横切って送られるガスの流れに対して不透過性にならなければならないことを
意味する。それ故、術語「密度を高められた」、「結束された」あるいは「密閉
された」は常に、物質がガスの流れに対して実質的に不透過性を得るために処理
されたこ
とを意味すると理解されるべきである。
結束された領域はまた、膜の金属ファイバー骨格に一つの側において金属細片
又は金属バーを固定する、あるいは平行な金属細片の間で局部的に圧縮すること
により得られうる。これらの細片は、硬化されるべきセラミックス接着剤を用い
て、又は溶接により、縛ることにより、又はナット及びボルトあるいは他の方法
を用いて、膜に取り付けられ得る。
それとは別に、多孔性領域は、本出願人により出願されたベルギー特許出願第
９３０１０５６号中に述べられたような、互いに向かい合って位置している凹面
及び凸面を持つ非円筒状に曲ったサブゾーン（subzone）を備えることができる
。あるいは、多孔性領域は、互いに向かい合って位置している凹面及び凸面を持
つ円筒状に曲ったサブゾーンを備えることができる。また、本出願人の国際特許
出願公開第９３／１８３４２号公報から公知のように、合計して穴（夫々の穴は
０．０３〜１０ｍｍ2の表面積を持つ）が、多孔性膜表面積の５〜３５％を成す
ように、穴の規則的なパターンが、多孔性領域中に備えられることができる。本
発明に従うバーナーは従って、輻射表面燃焼バーナーとして、しかし、また青炎
バーナーとしても使用されることができる。
最後に、本発明はまた、燃焼されるべきガス混合物のための入口手段を持つハ
ウジング、おそらく分配装置、及び上記したような膜を含むガスバーナー装置に
関する。
詳細は、添付図面に関し多くの実施態様に基いて、今説明される。
図１は、本発明に従う平らな金属ファイバー膜の透視図を示す。
図２は、図１中の線Ｉ−Ｉに沿った膜の断面を持つガスバーナー装置の断面を
示す。
図３は、本発明の第二の実施態様の平面図である。
図４は、膜の密閉された区域における膜の他の固着手段を示すところの図３に
従うバーナーの線IV−IVに沿う断面図である。
図１に示された板状の金属ファイバーバーナー膜１は、０．８〜４ｍｍの厚さ
を持つ多孔性焼結金属ファイバーウェブを本質的に含む。１ｍｍ、２ｍｍ又は３
ｍｍのプレート厚さが、非常に適している。相連続する多孔性領域又は区域２は
、６０〜９５％、そして好ましくは７８〜８８％の多孔度を持つ。金属ファイバ
ーはもちろん、高温（１０００℃を超える）及び熱衝撃に耐性がある。このため
に、これらは、例えば、アルミニウム及びクロムの公知の最小量を含む。とりわ
け、欧州特許第１５７，４３２号公報中に述べられたＦｅＣｒＡｌＹファイバー
が、非常に適している。等価ファイバー直径は、８〜１５０μｍ、好ましくは１
５〜５０μｍである。ファイバーは、例えば米国特許第３，３７９，０００号明
細書中に述べられたような束引抜き（bundled drawing）技術を使用して、ある
いは米国特許第４，９３０，１９９号明細書から公知の機械的
方法を使用して製造されることができる。ファイバーは、米国特許第３，４６９
，２９７号明細書又は同３，５０５，０３８号明細書中に夫々述べられたように
、不織ウェブにそして更には焼結ウェブ膜に加工され得る。
多孔性領域２の間の格子３が、セラミックス物質４により膜の金属ファイバー
骨格を充填して製造されるとき、この物質の量（細片４の厚さ及び幅Ｂ）及び間
隔Ｄ及びＬが一緒になって、強化及び曲げに対する抵抗を決定する。
所望なら、セラミックス物質４は、例えば、（図２に示されているように）ガ
ス入口側又は膜１の両側のいずれかで、粘着性セラミックス紙の細片１５で覆わ
れることができる。
結束された線状領域３のために、平行な金属支持部品、例えば細片５及び６が
また、それらの間に膜が保持されて使用され得る。細片は、金属ファイバー骨格
を通して点溶接で互いに取り付けられることができる。取付けはまた、細片の間
にセラミックス接着剤４を導入することにより達成され得る。ガス入口側の細片
５は、直立した端１４を備えられることができ、するとそれは、冷却フィンとし
て作用する。それらはまた、細片の曲げ強度を高める。金属細片６は、ＡＩＳＩ
４３０鋼から成ることができ、Ｕ型材５は１８／８クロム-ニッケル鋼から成
ることができる。所望なら、格子は、細片の交差点７において不連続であり得る
か又は中断され得る。
比較的薄いファイバー膜１を強化するために、エキスパ
ンデッドメタル（expanded metal）の支持層１７が、膜１のガス入口側に取付け
られ得る。この層は、例えば、最大１ｍｍの厚さを持ち、そして２ｍｍ及び４ｍ
ｍの軸方向の寸法、及び長い（＝４ｍｍ）軸の軸方向において６ｃｍ当り１０個
の網目又は開口部を持つ相連続するダイヤモンド形の網目開口部を持つ。この層
１７は次に、好ましくはまた格子３の線に沿って密閉される。他の既に公知のガ
ス透過性の強化層１７が、もちろんまた利用されることができる。
多孔性領域２の横方向の膨脹を抑制しないため、及びそれらが不規則に膨れあ
がることを妨げるために、本出願人のベルギー特許出願第９３０１０５６号中の
教示に従って、前もって形成された変形が、シェル直径Ｓ及び曲率半径Ｒ（ここ
でＳ≦Ｒ／２）を持つ球状のサブゾーン又はシェル８の形でプレス加工され得る
。球状のシェルの高さは、最大で１５ｍｍであろう。もし、強化層１７が取付け
られるなら、それは好ましくは、膜と共に予め球状のシェル変形をうけるであろ
う。
国際特許出願公開第９３／１８３４２号公報に従って、平らな又は球状のシェ
ル形状のいずれかにおいて、多孔性領域２中の膜は、均一な輻射燃焼を作り出す
ため、あるいは多分青炎燃焼をもたらすために穴９の規則的なパターンを備えら
れ得る。穴９は、例えば、円形又は矩形であることができる。円形の開口部のた
めに、一つの開口部当りの穴の表面積は通常、３ｍｍ2より小さく、そして好ま
しく
は０．４〜１．５ｍｍ2、そして最も好ましくは０．５〜０．８ｍｍ2であるよう
に選ばれるであろう。相連続する円形の穴は、好ましくは隣接する正三角形の角
部分に位置している。三角形の辺の長さはその時、多孔性領域中の全自由通路が
それらの表面積の５〜２５％、そして好ましくは８〜１６％、例えば１０％、１
２％又は１５％となるように選ばれる。
本発明に従うガスバーナー装置は、燃焼されるべきガス混合物のための入口ダ
クト１２を持つハウジング１１を含む。例えば穴の開いた板のようなガス分配手
段１３が、膜１の上流に備えられ得る。所望なら、圧縮スプリング１０が、多孔
性領域２のガス入口側に据え付けられ得る。このスプリング１０は、それにより
、膜表面に対して垂直な制御された膨脹動作を強いることができる。スプリング
１０は、分配装置１８と膜１の間に据え付けられ得る。従って、開放スプリング
の高さは、膜における膨らみの高さとほぼ等しい。
実施例１
９０ｃｍ×３０ｃｍの長方形の金属ファイバー膜が、次の通り組み立てられた
。多孔性膜１は、（少なくとも０．１％のイットリウムを含み、そして束引抜き
により製造された）ＦｅＣｒ−アロイファイバーの焼結ウェブから作られた。等
価ファイバー直径は２２μｍであった。膜の多孔度は８０％であり、そしてその
厚みは２ｍｍであった。それは、国際特許出願公開第９３／１８３４２号公報中
に述
ベられたような穴９のパターンを持っていた。円形の穴は、０．８ｍｍの直径を
持っていた。ピッチ、即ち穴の間隔は、２ｍｍであり、それは、ほぼ１５％の自
由通路表面積をもたらした。
膜は、１４×１４ｃｍの１２個の正方形の多孔性領域２（Ｄ＝Ｌ）に分けられ
た。５ｍｍの高さ及び１２ｃｍのシェル直径Ｓを持つ球状のシェルの形状に予め
形成された変形８が、各々の領域にプレス加工された。鋼細片５（１２ｍｍ×３
ｍｍ）は、膜１のガス入口側の中央線に沿って全体の長さに亘って据えられ、そ
してセラミックス接着剤［アレムコ（Ａremco）］４によりこの膜１にしっかり
留められた。正方形の多孔性領域の端又は境界を形成するために細片セグメント
（１２ｍｍ×３ｍｍ）が、１４ｃｍ毎にこの縦方向細片を横切ってお互いに平行
に据えられ、そしてアレムコ接着剤でしっかり留められた。
結束された領域３でこのように強化されたこの膜は、炎が下の方へ向く（ガス
が頂部から底部に流れる）バーナー中に据え付けられた。膜は、ハウジングとし
て機能する水平な金属フレーム１１の底部上に適切に締め付けられ、そしてガス
入口１２は、フレーム１１の頂部側に接続された。フレーム自体は、冷媒がそれ
を通って循環し得るところの管状断面を持つ部分から成っていた。この構造物は
、長期間の使用後でさえ、及び変化する強度での循環的な燃焼スケジュールにお
いてさえ、膜が不規則に変形することを防ぐ。
通常、互いに平行に延びている一連の結束された細片区域３がまた、バーナー
の下部を通過する加熱されるべき物質の動きの方向に平行に伸びるところの配置
は、避けられなければならない。実際、もし、これらの細片区域３及び動きの方
向が、お互いに平行を保たれるなら、（動きの方向に沿って配向された）加熱さ
れるべき物質の狭い縦方向の細片上に、即ち、膜の結束された細片区域３に直接
向かい合って延びるところのこれらの狭い縦方向の細片上に、規則的な間隔でよ
り少ない熱が伝達されるであろう危険性がある。加熱されるべき物質の動きのこ
の平行でない方向は、図１中の矢印１９により示唆されている。
実施例２
２００ｃｍ×３０ｃｍの長方形の金属ファイバー膜が、次の通り組み立てられ
る。多孔性膜１は、実施例１において述べられたように、穴９が備えられた焼結
ウェブから製造された。
膜は、（Ｄ＝）７．５ｃｍ×（Ｌ＝）２００ｃｍの四つの隣接する平行な長方
形の領域２の格子に分割されている。実際上は、幅Ｄは好ましくは、Ｌ＞２０ｃ
ｍのとき、２０ｃｍ未満に選ばれるであろう。Ｌ＞５０ｃｍのとき、そして特に
Ｌ＞１００ｃｍのとき、Ｄは好ましくは１５ｃｍより小さく、そしてしばしば１
０ｃｍよりさえ小さく選ばれるであろう。相連続する領域２の間の格子ライン３
において、膜は、膜の後側にセラミックス細片被覆４（アレムコ接着剤）を付け
ることにより密閉される。この細片被覆は、
幅Ｂ＝１０ｍｍを有する。膜は、２００ｃｍ×３０ｃｍの金属の長方形の格子２
０の頂部上に、ハウジング１１の上側周辺端において据え付けられている。この
格子２０は、外側フレーム２４により作り上げられ、フレームに管状部品２１が
固定されており、かつそれは膜を支持する。部品２１はまた、管の代わりに、バ
ー又はロッドより成ることができまた円形以外の断面形状を持つことができる。
各々の部品２１は、それにより密閉区域４に面する。しかし、各々の第二の密閉
区域４にのみ面している部品２１を持つことは、十分であり得る。部品２１は、
一つの端２５で、格子２０の外側のフレーム２４に固定される。該フレーム２４
の他端２６において、ピン２７が固定されることができ、その上に管の端２８が
軸方向に滑ることができる。この滑り構造は、燃焼サイクル前の予熱の間に部品
２１の熱膨脹を可能にすること、及び、燃焼サイクル後の冷却の間のそれらの収
縮を可能にすること故に有用である。滑りピン構造２９により互いにつながれた
連続的な軸方向の部分に部品２１を再分割することは更に有用であり得る。膜は
次に、例えば、部品２１にワイヤ２３を結び付けることで、規則的な間隔Ａで固
定される。固定又は結び付け地点（２３）は、好ましくは図３中に示されたよう
に膜の表面に亘って規則正しいパターンで（規則的な間隔で）割り当てられてい
る。結び付け区域において、ワイヤ２３は、セラミックス接着剤の局部的密閉地
点３０により、膜の燃焼側上で覆われ得る。適切な間隔Ａは、２〜２０ｃｍの間
に
ある。操作中、多孔性領域は、シリンダー状シェル８を形成するために外に向か
って膨れ出ることができ、それにより、シェル寸法Ｓは、その曲率半径Ｒの半分
未満を維持するであろう。
バーナーが、開放環境において使用されるべきであるとき、ハウジング１１は
鋼から成ることができる。しかし、バーナーが閉じられた高温の環境において使
用されるべきとき、その温度は操作中、非常に高い水準まで上昇し得る。それ故
、そのハウジングはその場合、主にセラミックス部品により構成されなければな
らないであろう。これらのセラミックス物質の部品は、金属の部品よりはるかに
低い熱膨脹係数を持っている。それ故、セラミックスハウジングを使用するとき
、膜とハウジングとの間の膨脹の相違が非常に重要になり得る。本発明に従う金
属の多孔性膜を支持する設計は、従って、とりわけ大きな燃焼表面を持ち、そし
て閉じられた環境中で操作しなければならないところのバーナーを作るための飛
躍的解決策である。
シリンダー状に形作られた膜を持つバーナーを設計することがまた可能であり
、すると該膜は膜の内側に据え付けられたかごの形の、そしてシリンダーの母線
に従って延びる管状部品２１を持つシリンダー状格子２０により適切に支持され
る。膜中の密度を高められた格子ライン３は、すると、その中でそれらの母線に
面している圧縮された狭い細片から成ることができる。これらのライン３はする
と、ベルギー特許第８９０，３１２号の教示に類似する、これ
らのラインに沿った膜の簡単な曲げに有利であり得る。国際特許出願公開第９３
／１８３４２号公報の図３中に示されている実施態様に類似して、シリンダーの
一つの端は閉鎖蓋（closing cap）で覆われ、一方、プレミックスガスが他端に
供給される。管状部品に規則的な間隔Ａで膜の格子ライン３中に膜を固定したの
で、これらの格子ラインの間の隣接する多孔性部分が、熱膨張を可能にするため
に外に向かって膨れ出ることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Metal fiber membranes present invention for gas burners relates porous metal fiber membrane for gas burners. The use of a sintered metal fiber membrane as a burner membrane in a premixed gas surface radiant burner, provided that the steel fibers used contain chromium and aluminum in order to make them resistant to high temperatures, is a European patent. It is known from Japanese Patent No. 157,432. Furthermore, porous metal fiber plates are known from WO 93/18342, which, in total, contain a regular pattern of holes which make up 5 to 35% of the total surface area of the plate. Advantages of this embodiment include a more uniform flow of gas across the plate over the entire surface of the plate. During operation, these plates must be able to expand and then contract again in all directions according to the heating and cooling cycles of the burner plate. When the plate has a considerable surface area, but is held in a fixed frame, this cyclic change in dimensions cannot always proceed unimpeded. In fact, it must be remembered that the coefficient of expansion of these plates between 20 and 1000 ° C. averages 15 × 10 −6 / ° C. In fact, this means that, for example, when heated to 1000 ° C., a 1 meter long plate will expand in this length direction by 15 mm. In an open environment, the fixed frame will, however, be heated up to 300 ° C. This is because, unlike the membrane, this flame is not heated to the incandescent state during gas combustion. Therefore, there is approximately 10 mm of plate expansion that would have to be achieved by the plate expanding, rather than by lateral expansion of the plate in the plate plane. This includes the risk that this bulge will manifest as an uncontrollable local deformation (wrinkles or folds), ie causing the plate to lose its original flat shape. At the same time, there is a risk that the fiber layers in the plate will laterally separate from each other at some locations (ie, suffer from unacceptable changes in porosity). It is an object of the present invention to prevent this uncontrollable deformation tendency. The purpose is to provide a number of continuous rectangular porous regions, each having a length L and a width D, and having a densely packed, bounded or closed boundary area or row in the form of a lattice. It is achieved by providing a metal fiber burner membrane for a gas burner, which comprises a sintered metal fiber web having a pattern of The surface of each porous region should be at least 100 cm 2 and any distance D or L between each two adjacent grid rows is at least 40 mm, while the width B of each enclosed area is Is 5 to 20 mm. The grid should preferably be regular. This means that the porous regions should preferably all have the same shape and surface area. The width B should be a minimum of 5 mm in order to obtain sufficient rigidity in the middle sealed or bound area. However, if the width B is greater than 20 mm, too much of the effective surface area of the membrane can be lost. Similarly, when the surface area of each porous region or most of them is less than 100 cm 2 , the effective combustion surface is also reduced too much. The porous region can have a rectangular or square shape. Boundary grid lines of bound or densified areas between successive porous regions can be produced by locally densifying the metal fiber skeleton along these lines. Otherwise, these are refractory (eg, ceramic) materials that fill at least some of the pores of the metal fiber skeleton of the membrane in these lines (ie, strips), eg, at least half the thickness of the membrane. , Can be manufactured by sealing the membrane in this area. This means that in the area covered by the grid lines, the membrane must be impermeable to the flow of gas sent across it. Therefore, the terms "densified", "bundled" or "sealed" always mean that the substance has been treated to obtain a substantially impermeable to gas flow. Then it should be understood. The bound regions can also be obtained by fixing metal strips or bars on one side to the metal fiber skeleton of the membrane, or by locally compressing between parallel metal strips. These strips may be attached to the membrane with a ceramic adhesive to be hardened, or by welding, tying, or with nuts and bolts or other methods. Alternatively, the porous region may be a non-cylindrically curved subzone with concave and convex surfaces located opposite each other (such as described in Belgian patent application No. 931056 filed by the applicant). subzone). Alternatively, the porous region may comprise cylindrically curved subzones with concave and convex faces located opposite each other. Also, as is known from the applicant's International Patent Application Publication No. WO 93/18342, the total number of holes (each hole has a surface area of 0.03 to 10 mm 2 ) is less than 5 of the porous membrane surface area. A regular pattern of holes may be provided in the porous region to make up ˜35%. The burner according to the invention can therefore be used as a radiant surface combustion burner, but also as a blue flame burner. Finally, the invention also relates to a gas burner device comprising a housing with inlet means for the gas mixture to be combusted, possibly a distribution device, and a membrane as described above. Details will now be described based on a number of embodiments with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a perspective view of a flat metal fiber membrane according to the present invention. FIG. 2 shows a cross section of the gas burner device with a cross section of the membrane along the line I--I in FIG. FIG. 3 is a plan view of the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view along line IV-IV of the burner according to FIG. 3 showing another means for securing the membrane in a sealed area of the membrane. The plate-like metal fiber burner membrane 1 shown in FIG. 1 essentially comprises a porous sintered metal fiber web with a thickness of 0.8-4 mm. Plate thicknesses of 1 mm, 2 mm or 3 mm are very suitable. The continuous porous region or zone 2 has a porosity of 60-95%, and preferably 78-88%. It is resistant to high temperatures (above 1000 ° C.) and thermal shock, as well as metal fibers. To this end, they contain, for example, known minimum amounts of aluminum and chromium. In particular, the FeCrAlY fibers described in EP 157,432 are very suitable. The equivalent fiber diameter is 8-150 μm, preferably 15-50 μm. The fibers may be machined as known from US Pat. No. 4,930,199, for example using the bundled drawing technique as described in US Pat. No. 3,379,000. Can be manufactured using a conventional method. The fibers can be processed into nonwoven webs and even into sintered web membranes, as described in U.S. Pat. No. 3,469,297 or 3,505,038, respectively. When the grid 3 between the porous regions 2 is manufactured by filling the metal fiber skeleton of the membrane with a ceramic material 4, the amount of this material (thickness and width B of the strip 4) and the spacing D and L are Together they determine the resistance to strengthening and bending. If desired, the ceramic material 4 can be covered with a strip 15 of adhesive ceramic paper, for example either on the gas inlet side (as shown in FIG. 2) or on both sides of the membrane 1. For the bound linear regions 3, parallel metal support parts, for example strips 5 and 6, can also be used, with the membrane held between them. The strips can be attached to each other by spot welding through the metal fiber skeleton. Attachment can also be achieved by introducing a ceramic adhesive 4 between the strips. The strip 5 on the gas inlet side can be provided with an upstanding end 14, which then acts as a cooling fin. They also enhance the bending strength of the strip. The metal strip 6 can be made of AISI 430 steel and the U-shaped material 5 can be made of 18/8 chrome-nickel steel. If desired, the grid can be discontinuous or interrupted at the intersections 7 of the strips. To reinforce the relatively thin fiber membrane 1, an expanded metal support layer 17 can be attached to the gas inlet side of the membrane 1. This layer has, for example, a thickness of up to 1 mm and is continuous with axial dimensions of 2 mm and 4 mm and 10 meshes or openings per 6 cm in the axial direction of the long (= 4 mm) axis. It has a diamond-shaped mesh opening. This layer 17 is then sealed, preferably also along the lines of the grid 3. Other already known gas-permeable reinforcing layers 17 can of course also be used. In order not to suppress the lateral expansion of the porous regions 2 and to prevent them from expanding irregularly, preformed deformations according to the teachings of the applicant's Belgian patent application No. 931056 are It can be pressed in the form of a spherical subzone or shell 8 with a shell diameter S and a radius of curvature R (where S ≦ R / 2). The height of the spherical shell will be up to 15 mm. If the reinforcement layer 17 is attached, it will preferably undergo pre-spherical shell deformation with the membrane. According to WO 93/18342, either in the flat or spherical shell shape, the membrane in the porous region 2 is to create a uniform radiant burn, or perhaps to produce a blue flame burn. A regular pattern of holes 9 can be provided. The holes 9 can be circular or rectangular, for example. Due to the circular openings, the surface area of the holes per opening is usually less than 3 mm 2 , and preferably 0.4-1.5 mm 2 , and most preferably 0.5-0.8 mm 2 . Will be chosen to be. The continuous circular holes are preferably located at the corner portions of adjacent regular triangles. The length of the sides of the triangle is then chosen such that the total free passages in the porous region are 5 to 25% of their surface area, and preferably 8 to 16%, for example 10%, 12% or 15%. Be done. The gas burner device according to the invention comprises a housing 11 with an inlet duct 12 for the gas mixture to be combusted. A gas distribution means 13, eg a perforated plate, may be provided upstream of the membrane 1. If desired, a compression spring 10 can be installed on the gas inlet side of the porous region 2. This spring 10 can thereby impose a controlled expansion movement perpendicular to the membrane surface. The spring 10 may be mounted between the distributor 18 and the membrane 1. Therefore, the height of the opening spring is approximately equal to the height of the bulge in the membrane. Example 1 A 90 cm x 30 cm rectangular metal fiber membrane was assembled as follows. The porous membrane 1 was made from a sintered web of FeCr-alloy fibers (containing at least 0.1% yttrium and produced by bundle drawing). The equivalent fiber diameter was 22 μm. The porosity of the membrane was 80% and its thickness was 2 mm. It had a pattern of holes 9 as described in WO 93/18342. The circular hole had a diameter of 0.8 mm. The pitch, or hole spacing, was 2 mm, which resulted in a free passage surface area of approximately 15%. The membrane was divided into 12 square 14 × 14 cm porous regions 2 (D = L). A preformed deformation 8 in the shape of a spherical shell with a height of 5 mm and a shell diameter S of 12 cm was pressed in each region. A steel strip 5 (12 mm x 3 mm) is laid over the entire length along the center line on the gas inlet side of the membrane 1 and is attached to this membrane 1 by means of a ceramic adhesive [Aremco] 4. It was firmly fixed. Strip segments (12 mm x 3 mm) are placed parallel to each other across this longitudinal strip every 14 cm to form the edges or boundaries of the square porous region and secured with alemco glue. It was The membrane thus strengthened in the bound area 3 was installed in a burner with a flame pointing downwards (gas flowing from top to bottom). The membrane was properly clamped on the bottom of the horizontal metal frame 11 which functions as a housing, and the gas inlet 12 was connected to the top side of the frame 11. The frame itself consisted of a section with a tubular cross section through which the coolant could circulate. This structure prevents the membrane from deforming irregularly even after long-term use and even on a cyclic combustion schedule with varying intensities. Arrangements, in which a series of bound strip sections 3, which usually run parallel to each other, also run parallel to the direction of movement of the substance to be heated passing under the burner, must be avoided. In fact, if these strip areas 3 and the direction of movement are kept parallel to each other, on a narrow longitudinal strip of the substance to be heated (oriented along the direction of movement), That is, there is a risk that less heat will be transferred at regular intervals on these narrow longitudinal strips that extend directly opposite the bound strip zones 3 of the membrane. This non-parallel direction of movement of the substance to be heated is indicated by the arrow 19 in FIG. Example 2 A 200 cm x 30 cm rectangular metal fiber membrane is assembled as follows. Porous membrane 1 was produced from a sintered web provided with holes 9 as described in Example 1. The membrane is divided into a grid of four adjacent parallel rectangular regions 2 of (D =) 7.5 cm × (L =) 200 cm. In practice, the width D will preferably be chosen to be less than 20 cm when L> 20 cm. When L> 50 cm, and especially when L> 100 cm, D will preferably be chosen to be less than 15 cm and often even less than 10 cm. In the grid line 3 between the continuous regions 2, the membrane is sealed by applying a ceramic strip coating 4 (Alemco adhesive) on the back side of the membrane. This strip coating has a width B = 10 mm. The membrane is mounted at the top peripheral edge of the housing 11 on top of a rectangular grid 20 of metal measuring 200 cm x 30 cm. This grid 20 is made up by an outer frame 24, to which a tubular part 21 is fixed, which supports the membrane. The part 21 can also consist of bars or rods instead of tubes and can have cross-sectional shapes other than circular. Each part 21 thereby faces the enclosed area 4. However, it may be sufficient to have the part 21 facing only each second enclosed area 4. The part 21 is fixed at one end 25 to a frame 24 outside the grate 20. At the other end 26 of the frame 24, a pin 27 can be fixed, on which the end 28 of the tube can slide axially. This sliding structure is useful because it allows thermal expansion of the parts 21 during preheating prior to the combustion cycle, and their contraction during cooling after the combustion cycle. It may be further useful to subdivide the part 21 into continuous axial parts that are joined together by a sliding pin structure 29. The membrane is then fixed at regular intervals A, for example by tying wires 23 to the parts 21. The anchoring or tying points (23) are preferably assigned in a regular pattern (at regular intervals) across the surface of the membrane as shown in FIG. In the tie area, the wire 23 may be covered on the burning side of the membrane by a local sealing point 30 of ceramic adhesive. A suitable distance A is between 2 and 20 cm. During operation, the porous region can bulge outwards to form the cylindrical shell 8, so that the shell dimension S will maintain less than half its radius of curvature R. When the burner is to be used in an open environment, the housing 11 can consist of steel. However, when the burner is to be used in a closed hot environment, its temperature can rise to very high levels during operation. Therefore, the housing would then have to consist mainly of ceramic parts. Parts of these ceramic materials have a much lower coefficient of thermal expansion than metal parts. Therefore, when using a ceramic housing, the difference in expansion between the membrane and the housing can be very important. The design supporting metallic porous membranes according to the invention is therefore a breakthrough solution for making burners which have particularly large combustion surfaces and which must be operated in a closed environment. It is also possible to design a burner with a cylindrically shaped membrane, which membrane is in the form of a cage installed inside the membrane and has a cylindrical grid with tubular parts 21 extending according to the generatrix of the cylinder. Properly supported by 20. The densified grid lines 3 in the membrane can then consist of compressed narrow strips facing their generatrix therein. These lines 3 may then be advantageous for a simple bending of the membrane along these lines, similar to the teaching of Belgian patent 890,312. Similar to the embodiment shown in Figure 3 of WO 93/18342, one end of the cylinder is covered with a closing cap while the premix gas is at the other end. Is supplied to. Since the membrane was fixed in the tubular part at regular intervals A in the lattice lines 3 of the membrane, the adjacent porous parts between these lattice lines bulge outwards to allow thermal expansion. be able to.
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(72)発明者 ロスフェルド、ロニイ
ベルギー国、8790 ワレゲム、クイペルス
トラート 41
(72)発明者 デワエグヘネイレ、ガブリエル
ベルギー国、8550 ツウェベゲム、ワーテ
ルモレンストラート 19─────────────────────────────────────────────────── ───
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(72) Inventor Rosfeld, Roni
Belgium, 8790 Waregem, Quipelus
Trat 41
(72) Inventor Dewaegheneire, Gabriel
Belgium, 8550 Zwevegem, Wate
Le Morenstraat 19