B E S C H R E I B U N G
Gasbeheizter Infrarot-Strahler für eine Infrarot-Trocknungseinheit
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Strahler für eine Infrarot-Trocknungseinheit mit einem Strahlergehäuse, das in seinem Innern von einer gasdurchlässigen Brennerplatte in einen Verteilraum für das Gas-Luftgemisch und in einen Brennraum unterteilt ist. Im Brennraum wird ein großer Anteil der in den Verbrennungsabgasen enthaltenen Energie konvektiv an einen Festkörper übertragen, der diesen als Infrarot-Strahlung an der Vorderseite des Strahlers abgibt. Der Strahler wird von einem an seiner Gehäuserückwand befestigten Mischrohr gehalten, über das ein Gas-Luftgemisch dem Verteilraum zugeführt wird, wobei das Mischrohr an seinem dem Strahlergehäuse abgewandten Ende eine Gasdüse mit Gaszufuhr aufweist, an eine Luftzufuhr angeschlossen ist und an einem Haltegestell der Trocknungseinheit befestigt ist.
Stand der Technik
Derartige Infrarot-Strahler werden bekannterweise in Trocknersystemen eingesetzt, die zum Trocknen bahnförmiger Materialien, beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, dienen. In Abhängigkeit von der Breite der zu trocknenden Bahn und der gewünschten Heizleistung wird die erforderliche Anzahl von Strahlern in einer oder mehreren Reihen zu einer Trocknungseinheit zusammengestellt, wobei die einzelnen Strahler unmittelbar nebeneinander mit fluchtenden Abstrahlflächen angeordnet sind. Ein gattungsgemäßer Infrarot-Strahler ist in der EP-0128202-B beschrieben.
Darstellung der Erfindung
Gasbeheizte Infrarot-Strahler unterliegen im Betrieb einem Verschleiß, so daß es erforderlich ist, sie nach einer Nutzungsdauer zwischen ca. zwei und vier Jahren zu ersetzen. Weiterhin müssen sie in der Regel ein- bis zweimal pro Jahr gewartet
werden, um zu überprüfen, ob die Gasdüsen im Mischrohr oder der Strahler selbst durch Verschmutzung in seiner Funktion beeinträchtigt ist. Der Austausch und die Wartung der bekannten Strahler ist sehr zeitaufwendig, da mehrere Montageschritte zum Lösen der Strahlergehäuse und zum Reinigen der Düsen durchgeführt werden müssen, wenn die Trocknungseinheit abgekühlt und somit nicht in Betrieb ist. Dies verursacht Stillstandszeiten der Anlage, in die die Trocknungseinheit integriert ist, beispielsweise einer Beschichtungsanlage für Papier- oder Kartonbahnen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Infrarot- Strahler und/oder dessen Halterung so zu verbessern, daß er möglichst schnell aus einer Infrarot-Trocknungseinheit aus- und wieder eingebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Strahlergehäuse mit dem Haltegestell über lösbare Befestigungsmittel verbunden ist, die von der Vorder- seite her manuell lösbar sind.
Die Strahler können so schnell von der gut zugänglichen Vorderseite her gelöst und wieder befestigt werden. Wartungsarbeiten an Teilen des Strahlergehäuses können außerhalb der Anlage ohne Zeitdruck durchgeführt werden.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Strahlers:
Bei der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 2 ist das Strahlergehäuse an dem Ende des Mischrohrs mittels Schrauben festgeschraubt, die von der strahlenden
Vorderseite des Strahlers her gelöst bzw. festgeschraubt werden können. Bevorzugt werden die Schrauben so gestaltet und so weit eingeschraubt, daß sich ihre Köpfe in den kühleren Verteilraum hinter der Brennerplatte und nicht in dem heißen Brennraum vor der Brennerplatte befinden, wie im Patentanspruch 3 beansprucht ist. Die Brennerplatte weist dann angepaßte Bohrungen auf, durch die der Schraubenkopf mit einem Werkzeug erreicht werden kann. Falls ein Metallgitter die Abstrahlfläche begrenzt, ist dieses entweder nur festgeklemmt, also schnell lösbar, oder es weist ebenfalls entsprechende Bohrungen auf.
Besonders vorteilhaft, da sehr schnell zu losen, ist die Befestigung eines Strahlers mit einer Schnellkupplung gemäß Patentanspruch 4, die auf Druck gegen oder auf Zug an der Vorderseite des Strahlergehauses, also durch eine Kraft parallel zur Achsrichtung des Mischrohres losbar ist Die Schnellkupplung basiert auf üblichen Kupplungsme- chanismen und enthalt als Kupplungstelle ein buchsenformiges Halteteil und ein
Einsteckten, die miteinander gekuppelt werden können, wobei die Kupplungskraft von Federelementen aufgebracht wird, die unter Druck oder Zug das Einsteckteil wieder freigeben
Die Schnellkupplung ist zwischen der Gehauseruckwand und dem Mischrohr
(Patentanspruch 14) zwischen der Gaszufuhrleitung und der Gasduse (Patentanspruch 5) oder innerhalb des Mischrohres angeordnet (Patentanspruch 12) Die Gasduse ist vorteilhaft im Mischrohr befestigt Bei der besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform nach Anspruch 5 wird die Gasduse mit dem Mischrohr und dem daran befestigten Strahlergehause aus der Trocknungseinheit entfernt und kann somit außerhalb der Anlage gewartet werden Bei der Ausfuhrungsform nach Anspruch 12 verbleibt sie in der Anlage Wenn die Gasduse in einem Kupplungsteil der Schnellkupplung festgeschraubt ist (Patentanspruch 13), ist sie nach dem Losen der Schnellkupplung zugänglich und kann einfach herausgeschraubt werden
Die Patentansprüche 6 bis 11 enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen eines Infrarot-Strahlers, der sicher und gasdicht am Haltegestell zu befestigen und durch Druck auf die Vorderseite des Strahlergehauses losbar ist
Der Infrarot-Strahler gemäß Anspruch 6 enhalt eine Schnellkupplung, die ein
Aufnahmeteil, ein gegen die Kraft einer Feder zumindest teilweise in das Aufnahmeteil schiebbares Einsteckteil, sowie einen Verπegelungsmechanismus mit einem Verπegelungselement und einem zugehörigen Aufnahmeelement aufweist, wobei das Verπegelungselement - an einem Kupplungsteil befestigt ist,
- sich beim Zusammenfugen der Kupplungsteile in das am anderen Kupplungsteil befestigte Aufnahmeelement bewegt, und
- an einem Drehmechanismus gelagert ist, der bei einer Bewegung des Einsteckteils der Schnellkupplung gegen das Aufnahmeteil betätigt wird und wechselweise das Verπegelungselement in eine die Kupplungstelle zusammenhaltende Vernege-
lungsposition oder eine Entriegelungsposition bewegt, in der die Kupplungsteile voneinander gelöst werden können.
Die Unteransprüche 7 bis 11 enthalten besonders vorteilhafte Ausführungsformen eines derart gestalteten Infrarot-Strahlers.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Infrarot-Strahlers mit dem Mischrohr, an dem das Strahlergehäuse festgeschaubt ist.
Figur 2 zeigt das Strahlergehäuse einer anderen Ausführungsform eines Strahlers im losgeschraubten Zustand.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Infrarot-Strahler mit einer Schnellkupplung.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch das Ende der Gaszufuhrleitung mit dem Aufnahme- teil der Schnellkupplung.
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht der Elemente aus Figur 4.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch das Mischrohr mit dem Einsteckteil der Schnell- kupplung.
Figur 7 zeigt eine Seitenansicht der Elemente von Figur 6.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Der Infrarot-Strahler enthält ein Strahlergehäuse 1 , das von rechtwinklig zueinander angeordneten Seitenwänden 2 und einer Rückwand 3 begrenzt wird. Das Innere des Strahlergehäuses 1 wird von einer gasdurchlässigen Brennerplatte 5 unterteilt, deren Rückseite mit der Rückwand 3 einen Verteilraum für das zugeführte Gas-Luftgemisch bildet. In Strömungsrichtung hinter der Brennerplatte 5 folgt ein Brennraum 7, in dem
das durch Bohrungen 8 in der Brennerplatte 5 strömende Gas-Luftgemisch verbrannt wird. Ein großer Anteil der Verbrennungsenergie wird konvektiv an Festkörper übertragen, die sie als Infrarot-Strahlung an der Vorderseite des Strahlers abgeben.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 3 sind die Festkörper eine keramische Brennerplatte 5, sowie ein Gitter 23 mit Rahmen 4.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 sind die Festkörper mehrere Strahlkörper 24 und ein Gitter 23, das die Strahlkörper 24 hält. Bei allen Ausführungsformen bilden die Gitter 23 jeweils den Abschluß des Strahlers an der Vorderseite.
Das Strahlergehäuse 1 wird von einem an seiner Rückseite befestigten Mischrohr 9 gehalten, das in die Verteilkammer 6 mündet. Um das Gas-Luftgemisch gleichmäßig an der Rückseite der Brennerplatte 5 zu verteilen, ist in den Verteilraum 6 eine Prallplatte 10 angeordnet, gegen die das aus dem Mischrohr 9 zugeführte Gemisch strömt.
In das dem Strahlergehäuse 1 abgewandten oberen Ende des Mischrohrs 9 ist eine Gasdüse 11 eingeschraubt, an die eine Gaszufuhrleitung 12 angeschlossen ist. Die Gaszufuhrleitung 12 ist mit einer Sammelleitung 13 verbunden, aus der mehrere, nebeneinander angeordnete Strahler mit Gas 14 versorgt werden. Die Versorgung mit Luft 15 erfolgt über eine Hohltraverse 16, an der das Mischrohr 9 befestigt ist. Die Verbindungsleitung 17 für die Luftzufuhr mündet im oberen Teil des Mischrohrs 9 in eine das Auslaßende der Gasdüse 11 umfassende, nach unten offene Luftkammer 18, so daß in den Mischraum 19 des Mischrohrs 9 von oben ein Gas-Luftgemisch eingeleitet wird.
Mehrere Strahler sind über die Breite der zu trocknenden Bahn unmittelbar nebeneinander angeordnet und bilden eine Trocknungseinheit. Falls die gewünschte Heizleistung dies erfordert, sind mehrere Reihen in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnet. Die Strahler sind an einem Haltegestell der Trocknungseinheit befestigt. In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 dient die Hohltraverse 16, an der das Mischrohr 9 mit dem Gehäuse 1 befestigt ist, als Halter für die Strahler. Die Hohltraverse 16 ist somit Bestandteil des Haltegestells der Trocknungseinheit.
Wesentlich für die Erfindung ist, daß das Strahlergehäuse 1 mit dem Haltegestell (in Figuren 1 und 3 mit der Hohltraverse 16) über lösbare Befestigungsmittel verbunden ist, die von der strahlenden Vorderfläche her manuell lösbar sind.
In der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 ist das Strahlergehäuse mit seiner Rückwand 3 am Ende des Mischrohres 9 mittels Schrauben 20 lösbar festgeschraubt. Dazu weist die Rückwand 3 einen Ringflansch 21 auf, der an einer flanschartigen Verbreiterung des Mischrohrs 9 festgeschraubt ist. Die Schrauben 20 sind so kurz, daß sich ihre mit einem Innensechskant versehenen Köpfe in der in Figur 1 dargestellten Befestigungsposition innerhalb des Verteilraums 3, also hinter der Brennerplatte 5 befinden. Beim Betrieb des Strahlers sind sie somit vollständig im flammenfreien Bereich des Strahlers und werden nicht unzulässig hoch erhitzt. Damit die Schrauben 20 von der strahlenden Vorderseite des Strahlers her gelöst werden können, weisen die Brennerplatte 5 und der Strahlkörper 4 angepaßte Bohrungen 22 auf, durch die ein Werkzeug zum Lösen und Festschrauben der Schrauben 20 geführt werden kann.
Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist das lösbare Befestigungsmittel eine Schnellkupplung , die durch Druck oder Zug auf die Vorderseite, also durch eine Zug- oder Druckkraft in Achsrichtung des Mischrohrs 9, gelöst werden kann. Die Schnellkupplung basiert auf üblichen Kupplungsmechanismen und besteht auf bekannte Weise aus einem buchsenförmigen Aufnahmeteil und einem Einsteckteil, die durch einen jeweils in Achsrichtung wirkenden Druck miteinander verklemmt und durch einen ebenfalls in Achsrichtung wirkenden Zug oder Druck voneinander gelöst werden können. Die Kupplungskraft wird von Federelementen aufgebracht, die unter Druck oder Zug das Einsteckteil wieder freigeben. Bevorzugt sind beide Kupplungsteile rohrförmig ausgebildet, damit das Gas, die Luft und/oder das Gas-Luftgemisch durch die Schnellkupplung strömen kann.
Wichtig für die Erfindung ist, daß die zum Verriegeln oder Lösen notwendige Kraft ausschließlich über die Vorderseite des Stahlergehäuses aufgebracht werden kann, ohne daß eine seitliche Bewegung des Strahlergehäuses 1 erforderlich ist.
Nach einer Ausführungsform ist die Schnellkupplung zwischen der Gehäuserückwand und dem Mischrohr angeordnet. Das Mischrohr verbleibt so beim Lösen mit dem Haltegestell verbunden, nur das Strahlergehäuse wird abgelöst.
Nach der bevorzugten Ausführungsform ist die Schnellkupplung am oberen Ende des Mischrohres zwischen der Gaszufuhrleitung und der Gasdüse angeordnet. Der lösbare Teil der Schnellkupplung enthält die Gasdüse. Es wird so der Strahler mit dem Mischrohr und der daran befestigten Gasdüse gelöst. Die Gaszufuhrleitung ist fest mit dem Haltegestell verbunden. Die Elemente für die Gaszuführung sind ausreichend stabil gestaltet, da sie im Betrieb als Halter für den Strahler mit dem Mischrohr dienen. Eine bevorzugte Ausführungsform eines derart gestalteten Infrarot-Strahlers ist in den Figuren 3 bis 7 dargestellt und wird nachfolgend detaillierter beschrieben:
Die Schnellkupplung besteht aus zwei Kupplungsteilen: Einem Aufnahmeteil mit der Gaszuführung (Figur 4, 5), das an der Hohltraverse 16 befestigt ist und einem Einsteckteil (Figur 6, 7), das vom oberen Ende des Mischrohres 9 gebildet wird.
Das Aufnahmeteil weist ein hülsenförmiges Gehäuse 24 auf, das an der Hohltraverse 16 als Teil des Haltegestells festgeschraubt ist. In seinem unteren Teil weist das Gehäuse 24 einen etwas verringerten Innendurchmesser auf, so daß sich am Übergang zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil ein umlaufender Vorsprung bildet. An der Gaszuführseite ist das Gehäuse 24 mit einem Stopfen 25 verschlossen, der eine zentrale Bohrung aufweist, an die die Gaszufuhrleitung 12 angeschlossen ist. im Innern des Gehäuses 24 schließt sich an die Bohrung ein zentrales Rohr 26 an, über das eine Druckfeder 27 gezogen ist. Die Feder 27 drückt gegen ein Dichtstück 28, das dem Innendurchmesser des Gehäuses 24 angepaßt ist und eine zentrale Durchgangsbohrung 29 aufweist, in die das Ende des Rohrs 26 gasdicht eingepaßt ist. Das Dichtstück 28 läßt sich auf dem Rohr 26 axial verschieben, wobei seine obere
Endposition von dem Stopfen 25, seine untere Endposition von dem Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses 24 festgelegt wird. Das Gas kann so aus der Zuführleitung 12 durch das Rohr 26 und das Dichtstück 28 in den unteren, offenen Teil des Gehäuses 24 strömen, wo sich eine seitliche Öffnung 30 für die Luftzufuhr 17 befindet.
Das Einsteckteil der Schnellkupplung wird vom oberen Ende des Mischrohres 9 gebildet, das von der Gasdüse 11 abgeschlossen wird. Der Außendurchmesser des Endes des Mischrohrs 9 mit der Gasdüse 11 ist zum Einstecken dem Innendurchmesser des unteren Teils des Gehäuses 24 angepaßt. Beim Einstecken des Mischrohrs 9
mit der Gasdüse 1 1 in das Gehäuse 24 legt sich die obere Stirnfläche der Gasdüse 11 dichtend an das Dichtstück 28 an, wobei sich die Düsenöffnung mit der Durchgangsbohrung 29 deckt, so daß Gas aus der Gaszufuhrleitung 12 zuströmen kann. Das Einsteckteii der Schnellkupplung (Ende des Mischrohrs 9 mit der Gasdüse 11 ) wird soweit gegen die Kraft der Feder 27 in das Gehäuse geschoben, daß sich -wie in Figur 3 gezeigt- wie Gasdüse 11 vollständig und der Mischraum 19 teilweise in dem Gehäuse 24 befindet. In dieser Position deckt sich eine seitliche Öffnung 31 im Mischrohr 9 mit der Öffnung 30 im Gehäuse 24, an die die Luftzufuhr 17 angeschlossen ist. Die Luft kann so durch die beiden Öffnungen 30, 31 in die Luftkammer 18 strömen.
Damit das Einsteckteil der Schnellkupplung am Mischrohr 9 gasdicht und fest, jedoch lösbar mit dem von dem Gehäuse 24 gebildeten Aufnahmeteil verbindbar ist, tragen beide Teile jeweils Elemente eines Verriegelungsmechanismus, der durch Druck auf die Vorderseite des Strahlergehäuses 1 lösbar ist. Der Verriegelungsmechanismus besteht aus einem an einem Teil der Schnellkupplung befestigten Verriegelungselement und einem zugehörigen Aufnahmeelement, das an dem anderen Schnellkupp- lungsteil befestigt ist. Beim Zusammenfügen der beiden Schnellkupplungsteile bewegt sich das Verriegelungselement in das Aufnahmeelement und wird dort verriegelt. Dazu ist es an einem Drehmechanismus gelagert, der bei einer Bewegung des Einsteckteils gegen das Aufnahmeteil betätigt wird. Der Drehmechanismus dreht das Verriegelungs- eiement bei jeder Bewegung des Einsteckteils gegen das Aufnahmeteil wechselweise in einer die Kupplungsteile zusammenhaltende Verriegelungsposition und eine Entriegelungsposition, in der die Kupplungsteile voneinander gelöst werden können.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 bis 7 ist das Verriegelungselement außen an einer Seite des Mischrohrs 9 befestigt. Es besteht aus einem Verriegelungsstift 33, der quer am Ende einer Welle 34 befestigt ist, die sich parallel zur Längsachse des Mischrohres 9 erstreckend drehbar am einem am Mischrohr 9 befestigten Vorsprung 32 gelagert ist. Über die Welle 34 ist eine Drehkulisse 35 gezogen, die bei jeder axialen Verschiebung relativ zur Welle 34 diese mit dem daran befestigten Verriegelungsstift 33 um 90° dreht. Das zugehörige Aufnahmeelement des Verriegelungsmechanismus ist an dem Gehäuse 24 des Aufnahmeteils der Schnellkupplung befestigt. Es besteht aus einer am Gehäuse 24 befestigten Aufnahmebuchse 36, in die der Verriegelungsstift 33 beim Zusammenfügen der Kupplungsteile bewegt
wird. Die Aufnahmebuchse 36 enthält ein Schloß, in das das Ende der Welle 34 mit dem Verriegelungsstift 33 nach Art eines Schlüssels hineinbewegt wird. Beim Hineinbewegen in die Aufnahmebuchse 36 wird die Drehkulisse am Rand der Aufnahmebuchse 36 gehalten. Durch die anschließende Axialverschiebung in der Drehkulisse 35 wird die Welle 34 mit dem Verriegelungsstift 33 um 90° gedreht, so daß sich der Verriegelungsstift 33 in seiner Verriegelungsposition befindet, wie in Figur 1 dargestellt ist. In dieser Position wird er von der Kraft der Druckfeder 27 gehalten.
Die Schnellkupplung kann wieder gelöst werden, indem gegen die Vorderseite des Strahlergehäuses 1 gedrückt wird. Dabei bewegt sich das Einsteckteil mit der Gasdüse 1 1 gegen die Kraft der Druckfeder 27 weiter in das Gehäuse 24. Die Drehkulisse 35 dreht bei dieser Bewegung den Verriegelungsstift 33 um 90° in seine Entriegelungsposition in dem Schloß der Aufnahmebuchse 36. Das Einsteckteil der Schnellkupplung kann herausgezogen und somit das Mischrohr 9 mit dem daran befestigten Strahlerge- häuse 1 gelöst werden.
Nach einer weiteren nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Schnellkupplung innerhalb eines zweiteiligen Mischrohres angeordnet, wobei der nichtlösbare Teil der Schnellkupplung die Gasdüse enthält. Dieser Teil mit der Gasdüse verbleibt so nach dem Ablösen den Strahlers an dem Haltegestell, ist jedoch zum Warten der Düse frei zugänglich.
Bei den beiden letzten Ausführungsformen ist bevorzugt die Gasdüse in einem Kupplungsteil der Schnellkupplung festgeschraubt. Sie ist so nach dem Lösen der Schnellkupplung zugänglich und kann einfach herausgeschraubt werden.