NO845270L - Straalebrenner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår gassfyrte strålebrennere i sin alminne-lighet og spesielt en forbedret utførelse av en infrarød strålebrenner av den type som er beskrevet i US patentskrift 4.354.823, som tilhører søkerne i den foreliggende søknad,

og som i sin helhet må anses som en del av den foreliggende fremstilling som følge av henvisningen til patentskriftet.

Dette patentskrift beskriver en enkeltvegget metallplateboks som tjener som et gassovertrykkskammer. Boksen har en åpen side som er lukket av en porøs, gassgjennomtrengelig grunnmasse av ildfaste fibre som er bundet sammen for å danne et stivt platelignende varmeelement. En brennbar gassblanding tilføres boksen, presses gjennom det porøse varmeelement og brennes på dennes ytterside for å skaffe en sammenhengende infrarød stråleflate.

Den ytre overflate av metallplateboksen er fullstendig dekket av en matte av fleksibelt isolasjonsmateriale som har et kantparti stoppet inn mellom omkretsen av varmeelementet og en tilgrensende flenslignende kant av boksen.

En smekk-klemme av en første type holder varmeelementet

i stilling, mens en smekk-klemme av en annen type holder den innstoppede kant av isolasjonsmatten fast mellom omkretsen av varmeelementet og den tilgrensende kant av boksen.

Skjønt den foran beskrevne, tidligere kjente strålebrenner medfører et betydelig fremskritt i faget, er den fortsatt relativt komplisert og kostbar både når det gjelder materialer og fremstilling.

Således krever f.eks. bruken av en rekke klemmer for

å holde varmeelementet og isolasjonsmassen på plass på over-trykksboksen en relativt komplisert fremstillingsrekkefølge.

Videre er det funnet at den ikke-vevede isolasjonsmatte som er beskrevet i det nevnte patentskrift, er utsatt for å skades. F.eks. kan matten lett rives opp ved den første installasjon av brenneren.

Det er således en hovedhensikt med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en gassfyrt strålebrenner som overvinner.' alle de foran nevnte mangler uten å medføre ulemper som kan oppveie fordelene.

En gassfyrt strålebrenner omfatter en gassgjennomtrengelig grunnmasse av ildfast fibermateriale med en stort sett jevn porøsitetgrad helt igjennom. Grunnmassen har en innerflate,

en ytterflate og en gassugjennomtrengelig omkretskant som adskiller flatene. Et overtrykkskammer ligger tett an mot omkretsen av grunnmassens innerflate for å tilføre en brennbar trykkgass til grunnmassen for brenning på dennes ytterflate.

I henhold til en side ved den foreliggende oppfinnelse

er en fleksibel matte av varmeisolasjonsmateriale pakket rundt yttersiden av overtrykkskammeret for å varmeisolere dette, idet et kantparti av matten holdes presset mot kanten av grunnmassen ved hjelp av en innbøyd strimmel av deformerbart materiale, f.eks. perforert metallplate, som er festet til overtrykkskammeret og strekker seg rundt omkretskanten av grunnmassen. Den innbøyde strimmel tjener også til å holde innersiden av grunnmassen på plass mot overtrykkskammeret.

I henhold til en ytterligere side ved den foreliggende oppfinnelse utgjøres den fleksible matte av varmeisolasjonsmateriale av et indre skikt av ikke-vevede fibre som kan motstå høy temperatur, og et ytre skikt av vevet materiale med motstandsevne mot høy temperatur, idet det vevede ytre skikt er slitesterkt for å beskytte det ikke-vevede indre skikt.

I henhold til ytterligere en side ved den foreliggende oppfinnelse er der på bakveggen av overtrykkskammeret, som har bokslignende form, festet en platelignende gasspreder som ligger over forbrenningsgassinnløpet og en vesentlig del av bakveggen. Gassprederen står på avstand fra bakveggen ved hjelp av sokkelpartier som er anordnet ved platens hjørner og er utført i ett med denne, og ligger i et plan som er parallelt med bakveggen. Den brennbare gass som tilføres gjennom innløpet, avledes av sprederen mot sideveggene av det bokslignende overtrykkskammer for å bevirke avkjøling av dette.

Oppfinnelsen vil kunne forstås grundigere ved hjelp

av den etterfølgende beskrivelse og krav i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser forsiden av en strålebrenner i henhold

til oppfinnelsen,

fig. 2 er et grunnriss av brenneren på fig. 1 med visse deler skåret bort,

fig. 3 er et delvis snitt gjennom brenneren på fig.

1 tatt etter linjen 3-3 på fig. 1, og

fig. 4 er et perspektivriss av brenneren på fig. 1 med visse partier fjernet og skåret bort.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse

er der på fig. 1 vist en gassfyrt strålebrenner 10 med et rektangulært platelignende varmeelement 30 som utgjøres av en porøs grunnmasse av ildfaste fibre. Et egnet ildfast materiale av denne type fremstilles og selges av Johns-Manville Corporation, Denver, Colorado, U.S.A., som markedsfører materialet under handelsnavnene "Cera Form" og "Fiberchrome". Disse plater fremstilles fra ildfaste fibre og et flerkomponents bindesystem. Sammensetningen av en plate av "Cera Form"-typen er ca. 36% aluminiumoksid, 54% silisiumoksid og 3,5% kromoksid. Massetettheten er 216 kg/m 3, og varmekonduktiviteten ligger

på mellom 0,28 og 1,98 BTU pr. tomme, time og kvadratfot ved henholdsvis 204°C og 1093°C. En typisk grunnmasseplate av denne type har en tykkelse på 2,5-5,0 cm. Det platelignende varmeelement 30, som vanligvis betegnes som en grunnmasse (matrix), har en rektangulær ytterflate 32 hvor en gassblanding forbrennes for å skaffe en høy grad av infrarød stråling,

slik det er vel kjent i faget.

En fleksibel matte av varmeisolasjonsmateriale 40 er pakket rundt strålebrenneren 10 og dekker hovedsakelig alle de ytre frie overflater av denne bortsett fra infrarød-stråle-flaten 32 av det platelignende varmeelement 30. Sammensetningen og strukturen av massen av varmeisolasjonsmateriale 40 vil bli beskrevet nærmere senere.

Som det vil fremgå av fig. 2 omfatter den platelignende grunnmasse eller varmeelementet 30 en innerflate 31 som får tilført en brennbar trykkgassblanding via et overtrykkskammer som har form av en metallplateboks 20 med en åpen ende som er lukket av grunnmassen. En bakvegg 22 (parallell med grunn massen) av metallplateboksen 20 bærer på midtpartiet en inn-løpsledning 50 for en brennbar gassblanding. Innløpsledningen 50 har en ytre gjenget ende 52 for forbindelse med en kilde for brennbar gassblanding og en indre ende 54 som er fluidumtett forbundet med bakveggen 22 ved hjelp av sveising eller lignende, idet gassinnløpsledningen 50 står i fluidumfor-bindelse med det indre av overtrykkskammeret som begrenses av metallplateboksen 20. En gasspreder 60 som er anbragt inne i boksen 20 og ligger i et plan parallelt med bakveggen 22, dekker gassinnløpet 50 og en vesentlig del av bakveggen 20, hvorved brennbar trykkgass som mates inn i boksen 20 gjennom gassinnløpet 50, blir fordelt i metallplateboksen 20 av sprederen 60 for trykkmating gjennom det porøse platelignende varmeelement 30 og forbrenning på dettes ytterflate 32.

Av fig. 3 og 4 fremgår det at varmeelementet 30 har

en skrå omkretskant 33 som adskiller innerflaten 31 og ytterflaten 32, og som er forseglet for å hindre at gass unnslipper fra omkretskanten. Forseglingen utgjøres av et første skikt 34 av en varmefast, penetrerende tetningsmasse såsom "Ludox HS-40" fremstilt av E. I. DuPont de Nemours&Company, Inc., Wilmington, Delaware, U.S.A. "Ludox HS-40" er en vandig, kolloidal silisiumoksid-dispersjon av diskrete partikler av overflate-hydroksylert silisiumoksid som er alkali-stabili-sert. Silisiumoksidskiktet 34 trenger noe inn i kantpartiet 33 av varmeelementet 30 for å danne en gassugjennomtrengelig barriere. Over det første skikt 34 er der påført et annet skikt 35 som utgjøres av en blanding av like deler varmefast aluminiumoksid/silikat-lim såsom "White Line Cement" fremstilt av Fireline, Inc., Youngstown, Ohio, U.S.A., og kolloidalt silisiumoksid såsom det tidligere nevnte "Ludox HS-40".

"White Line Cement" er et aluminiumoksid/silikat blandet med ca. 50% kolloidalt silisiumoksid. Blandingen av "White Line Cement" og "Ludox" tjener til å avstive grunnmassekanten for å bevare integriteten av det første skikt 34. Skiktene 34, 35 (hvis tykkelse er overdrevet på tegningen for anskuelig-hetens skyld) påføres den sammenhengende omkretskant 33 av

varmeelementet 30 og tillates å tørke før varmeelementet 30 settes sammen med metallplateboksen 20.

Som tydeligst vist på fig. 4 omfatter metallplateboksen 20, hvis rektangulære bakvegg 22 bærer gassinnløpet 50, fire sidevegger 24 (bare to er vist) som strekker seg vinkelrett ut fra bakveggen 22, og en montasjeflens 27 som strekker seg innover fra og bæres av sideveggene 24 og tjener til montasje av varmeelementet, idet flensen 27 er parallell med og anordnet på avstand fra bakveggen 22 som vist.

En hovedsakelig sammenhengende strimmel av deformer-

bart materiale, f.eks. en perforert metallplatestrimmel 25,

er festet til yttersiden av sideveggene 24, f.eks. ved punktsveising. Som vist på fig. 4, strekker strimmelen 25 seg forbi flensen 27 et stykke som er omtrent lik tykkelsen av grunnma ssen.

Av fig. 3 og 4 vil det fremgå at varmeelementet 30,

hvis kant 33 på forhånd er forseglet av skiktene 34 og 35,

ved sammensetning av strålebrenneren ifølge oppfinnelsen får omkretsen av sin innerflate 31 bundet i fluidumtett forhold til monteringsflensen 27 ved hjelp av et skikt 36 av gummi-lignende lim såsom et silikonlim som er motstandsdyktig mot høy temperatur, f.eks. katalog nr. 732-C1 111, fremstilt av Dow-Corning, Inc., Midland, Michigan, U.S.A.

Det skal bemerkes at den ovenfor nevnte fremgangsmåte

til å forsegle omkretskanten 33 av varmeelementet 30 og fast-klebingen av varmeelementet 30 på monteringsflensen 27 er beskrevet tidligere i søkernes tidligere US patentskrifter nr. 4.255.123 og 4.354.823.

Etter at varmeelementet 30 er bundet i væsketett forhold til metallplateboksen 20 av limskiktet 36, blir matten av varmeisolasjonsmateriale 40 pakket rundt metallplateboksen 20 og strimmelen 25.

Matten 40 innbefatter et indre skikt 42 av ikke-vevede fibre som tåler høy temperatur. Et egnet materiale for det indre skikt er det som er kjent som "Kaowool", fremstilt av the Babcock&Wilcox Company, Augusta, Georgia, U.S.A. Matten 40 omfatter videre et ytre skikt 44 av vevet materiale med motstandsevne mot høy temperatur, idet det vevede ytre skikt er slitesterkt for å beskytte det ikke-vevede indre skikt. Det ytre skikt 44 kan f.eks. bestå av "Fibersil"-klede. Dette klede fremstilles av the Carborundum Company, Niagara Falls, New York, U.S.A.

Den av flere skikt bestående varmematte 40 som har et indre skikt 42 og et ytre skikt 44, er funnet å være meget holdbart, samtidig som det gir utmerkede varmeisolasjons-egenskaper for å skjerme metallplateboksen 20 fra de gasser med høy temperatur som sendes ut fra den ytre brennflate 32 av varmeelementet 30.Varmeisolasjonen av boksen 20 er nødvendig for å hindre rask utvidelse og sammentrekning av boksen 20, noe som ville kunne medføre at varmeelementet 30 løsner fra flensen 27 eller forårsake annen mekanisk svikt.

Matten 40 brettes som vist, slik at den dekker strimmelen 25, idet forkantpartiet 45 av det ytre skikt 44 er lagt dobbelt og stoppet inn i•mellomrommet eller kanalen mellom den skrå omkretskant 33 av varmeelementet 30 og forkanten 26 av metall-platestrimmelen 25, idet "Fibersil"-materialet som danner skiktet 44, ligger i flukt med kanten 33. Forkanten av det indre skikt 42 av matten 40 grenser opp til forkanten 26

av strimmelen 25, og en separat strimmel 42a av materialet i det indre skikt (f.eks. "Kaowool") er anordnet som vist mellom de dobbelte ytterskikt 45 som dannes mellom forkanten 26 av strimmelen 25 og omkretskanten 33 av varmeelementet 30. Strimmelen 42a tjener til å isolere forkanten 26 mot overoppheting fra brennflaten 32 av grunnmassen.

Med forkantpartiet 45 av den toskikts matte 40 (og strimmelen 42a) stoppet inn i mellomrommet eller kanalen mellom forkanten 26 av strimmelen 25 og omkretskanten 33 av varmeelementet 30 blir forkanten 26 brettet innover (om bretnings-linjen 26a) mot den skrå omkretskant 33 for å fastholde og komprimere forkantpartiet 45 av matten 40 mellom kanten 26

og kanten 33.

Den innbøyde forkant 26 av strimmelen 25 som er hovedsakelig parallell med skråkanten 33 av grunnmassen 30, utøver en hovedsakelig konstant presskraft på stort sett alle punkter rundt omkretskanten 33 av den rektangulære grunnmasse, idet hjørnene 25a (bare ett er vist på fig. 4) av strimmelen er slisset opp for å tillate dem å ombøyes. Denne presskraft holder matten på plass rundt omkretskanten 33 av varmeelementet 30 og tjener også til å holde innerflaten av varmeelementet

30 i væsketett anlegg mot det overtrykkskammer som utgjøres av metallplateboksen 20. Da den hovedsakelig sammenhengende, innbøyde strimmel 25 skaffer en hovedsakelig konstant presskraft, er det mindre sannsynlig at der skal fås lokal opp-varming eller varme punkter rundt omkretsen av grunnmassen, noe som delvis skyldes det forhold at isolasjonsmaterialet (som utgjøres av matten 40 inklusive partiet 42a) som er stoppet inn i kanalen mellom kanten 33 og forkanten 26 av strimmelen 25, blir komprimert i samme grad over hele sin utstrekning rundt kanten av varmeelementet. Dette i motsetning til utførelsen ifølge det tidligere nevnte US patentskrift 4.354.823 hvor en rekke adskilte klemmer komprimerer isola-sjonen på adskilte punkter rundt omkretskanten av grunnmassen, noe som øker muligheten for at der skal fås varme punkter rundt omkretsen av varmeelementet. Det skal også bemerkes at bruken av perforert metallplate i strimmelen 25 reduserer varmeovergangen fra forkanten 26 til boksens sidevegger 24

og flensen 27, noe som på en fordelaktig måte reduserer opp-varmingen av skilleflateområdet mellom boksen 20 og varmeelementet 30, dvs. området for forseglingsskiktet 36.

Bakveggen 22 av boksen 20 innbefatter en rekke fremspring 70 som f.eks. er utformet som splittede metallfliker som hver omfatter et par ved siden av hinannen stående trekantpartier som vist. Grunnlinjene 72 av de ved siden av hinannen stående trekantpartier som danner hvert fremspring 70, er festet til bakveggen 22 (f.eks. ved punktsveising).

De gjenværende partier av den tilskårne matte pakkes rundt de fire sider av metallplateboksen 20 og skyves ned over fremspringene 70, idet spissene 74 av trekantpartiene trenger gjennom de to skikt av-matten 40. Som best vist på fig. 3, blir så spissene 74 av trekantpartiene bøyd ut i innbyrdes motsatte retninger for å fastholde partier av matten 40 mellom de ombøyde spisser 74 og bakveggen 22 og således

holde matten på plass som vist.

Fig. 3 og 4 viser videre at gassprederen 60 innbefatter

en rektangulær metallplate 62 hvis fire hjørner (bare ett er vist på fig. 4) er bøyd for å danne sokkelpartier 64 som f.eks. er punktsveiset til bakveggen 22 av boksen 20. Sokkel-partiene 64 tjener til å holde hoveddelen av den rektangulære plate 62 på avstand fra bakveggen 22 av boksen 20. Som vist på fig. 3, er der på midtpartiet av platen 62 mellom innløpet 50 og platen anordnet et prallelement 66 som f.eks. er punktsveiset til platen 62. Prallelementet 66 har en flat, omvendt V-form sett i snitt som på fig. 3.

Gassprederen 60 tjener til å tvinge den innstrømmende forbrenningsgass mot sideveggene 24 av overtrykkskammeret for å bevirke kjøling av disse. Sprederen 60 tjener således ikke bare som en vanlig ledevegg som fordeler den innstrømmende gassblanding jevnt over hele det overtrykkskammer som dannes av boksen 20, men tjener også som et middel til å avkjøle innerveggene av boksen 20 ved en spylevirkning før den brennbare trykkgass slipper ut gjennom varmeelementet 30 for forbrenning på ytterflaten 32.

Den utførelse av en gassfyrt strålebrenner som er vist

og beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1-4, er forholdsvis enkel og billig både når det gjelder fremstilling og materialer. Man regner med at en brenner fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse vil være så billig at den kan kastes når strålevarmeelementet 30 brenner opp ved slutten av sin brukstid. Istedenfor at varmeelementet 30 skiftes ut, slik det er vanlig i dag, vil brukeren rett og slett kaste hele brennerenheten og erstatte den med en ny.

Skjønt oppfinnelsen er vist og beskrevet i forbindelse med en spesiell utførelsesform, vil det forstås at dette er gjort med henblikk på å belyse oppfinnelsen og ikke be-grense den. Andre variasjoner og modifikasjoner av den spesielle viste og beskrevne utførelsesform som ikke står i strid med hensikten med og omfanget av oppfinnelsen, vil være inn-/lysende for fagfolk. Patentet må således ikke anses å være begrenset til den spesielle utførelsesform som er vist og beskrevet, når det gjelder omfang og virkning eller på andre måter som er uforenlige med den utstrekning som teknikkens stand er blitt forbedret med som følge av oppfinnelsen.

Claims (8)

1. I en gassfyrt strålebrenner omfattende en gassgjennomtrengelig grunnmasse av ildfast fibermateria le med en stort sett jevn porøs itetsgrad helt igjennom, idet grunnmassen har en innerflate, en ytterflate og en gassugjennomtrengelig omkretskant som adskiller flaten, samtidig som brenneren også omfatter et overtrykkskammer som ligger tett an mot omkretsen av grunnmassens innerflate for å tilføre en brennbar trykkgass til grunnmassen for brenning på dennes ytterflate, og en fleksibel matte av varmeisolasjonsmateriale som danner en innpakning på yttersiden av overtrykkskammeret for å varmeisolere dette mot de varme gass-biprodukter som dannes ved forbrenningen, idet et kantparti av matten holdes presset mot kanten av grunnmassen, den forbedring som omfatter: at en strimmel av deformerbart materiale som er festet til overtrykkskammeret og strekker seg rundt omkretskanten av grunnmassen, er bøyd inn mot omkretskanten av grunnmassen for anlegg mot kantpartiet av matten for å presse denne mot omkretskanten av grunnmassen, hvorved innerflaten av varmeelementet holdes på plass mot overtrykkskammeret.

2. Gassfyrt brenner som angitt i krav 1, karakterisert ved at strimmelen av deformerbart materiale utgjøres .av perforert metallplate som strekker seg hovedsakelig sammenhengende rundt omkretskanten av grunnmassen, at den bøyde perforerte metallstrimmel er adskilt fra grunnmassens omkretskant av mattens kantparti, og at strimmelen utøver en stort sett konstant presskraft på kantpartiet av matten ved stort sett alle punkter rundt grunnmassens omkretskant .

3. Gassfyrt brenner som angitt i krav 2, karakterisert ved at overtrykkskammeret utgjøres av en metallplateboks, at en kant av den perforerte metallstrimmel er sveiset til boksen, og at den ytre overflate av boksen og strimmelen er dekket av matten for å varmeisolere boksen og strimmelen fra de varme gasser som dannes ved forbrenningen.

4. I en gassfyrt strålebrenner omfattende en gassgjennomtrengelig grunnmasse av ildfast fibermateriale med en stort sett jevn porøsitetsgrad helt igjennom, idet grunnmassen har en innerflate, en ytterflate og en gassugjennomtrengelig omkretskant som adskiller flatene, samtidig som brenneren også omfatter et overtrykkskammer som ligger tett an mot omkretsen av grunnmassens innerflate for å tilføre en brennbar trykkgass til grunnmassen for brenning på dennes ytterflate, og en fleksibel matte av varmeisolasjonsmateriale som danner en innpakning på yttersiden av overtrykkskammeret for å varmeisolere dette mot de varme gass-biprodukter som dannes ved forbrenningen, idet et kantparti av matten holdes presset mot kanten av grunnmassen, den forbedring at matten utgjøres av et indre skikt av ikke-vevede fibre som kan motstå høy temperatur og et ytre skikt av vevet materiale med motstandsevne mot høy temperatur, idet det vevede ytre skikt er slitesterkt for å beskytte det ikke-vevede indre skikt.

5. Gassfyrt brenner som angitt i krav 4, karakterisert ved at det kantparti av matten som presses mot kanten av grunnmassen, innbefatter et parti av det vevede ytre skikt som grenser opp til kanten av grunnmassen.

6. Gassfyrt brenner som angitt i krav 4, innbefattende deformerbare fliklignende fremspring som er festet til overtrykkskammeret, og som trenger gjennom matten og deformeres slik at et parti av matten blir liggende mellom overtrykkskammeret og de deformerte partiet av fremspringene, hvorved matten holdes på plass rundt overtrykkskammeret.

7. Gassfyrt brenner som angitt i krav 6, karakterisert ved at fremspringene utgjøres av metallplate-fliker som hver omfatter et par ved siden av hinannen stående trekantpartier hvis grunnlinje er festet til overtrykkskammeret, mens spissene av trekantpartiene er bøyd ut i innbyrdes motsatte retninger, idet partier av matten er fast-klemt mellom de ombøyde spisser av trekantpartiene og over- / trykkskammeret.

8. I en gassfyrt strålebrenner omfattende en gassgjennomtrengelig grunnmasse av ildfast fibermateriale med en stort sett jevn porøsitetsgrad helt igjennom, idet grunnmassen har en innerflate, en ytterflate og en gassugjennomtrengelig omkretskant som adskiller flatene, samtidig som brenneren også omfatter et bokslignende overtrykkskammer som ligger tett an mot omkretsen av grunnmassens innerflate for å tilføre en brennbar trykkgass til grunnmassen for brenning på dennes ytterflate, idet det bokslignende overtrykkskammer har sidevegger og en motsatt grunnmassen anordnet bakvegg med et innløp for tilførsel av brennbar trykkgass til overtrykkskammeret, den forbedring som omfatter en platelignende gass-spreder som er festet til bakveggen og ligger over innløpet og en vesentlig del av bakveggen, og som står på avstand fra og parallelt med denne, idet den brennbare gass som til-føres gjennom innløpet, ledes,av sprederen mot sideveggene av overtrykkskammeret for å bevirke avkjøling av dette, samtidig som sprederen innbefatter et rektangulært platestykke med hjørnepartier som er bøyd for å skaffe sokkelpartier som er festet til bakveggen og holder den rektangulære plate på avstand fra denne.