WO2018197069A1

WO2018197069A1 - Infrarot-strahler

Info

Publication number: WO2018197069A1
Application number: PCT/EP2018/053993
Authority: WO
Inventors: Juan Paniagua; Dirk Höckelmann; Philipp KÜCKMANN; Reggy Simon TEDJA
Original assignee: Voith Patent Gmbh
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-11-01
Also published as: US20200141642A1; EP3615864A1; DE102017109151A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Strahler zur Wärmebehandlung einer Materialbahn, umfassend einen Glühkörper, der entlang einer Anströmfläche mittels eines dem Infrarot-Strahler zuführbaren Gas-Luft-Gemisches anströmbar und durch Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches erhitzbar ist, wobei der Glühkörper eine Oberfläche aufweist, mit der das Gas-Luft-Gemisch oder dessen Verbrennungsprodukte in Kontakt kommen und das Flächenverhältnis des Flächeninhalts der Oberfläche des Glühkörpers zum Flächeninhalt der Anströmfläche des Glühkörpers größer zwei beträgt.

Description

Infrarot-Strahler

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Strahler sowie eine Trockenanordnung, im Einzelnen gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Gattungsgemäße Infrarot-Strahler werden in Trockenanordnungen eingesetzt, die zur Wärmebehandlung, wie dem Trocknen einer Materialbahn, beispielsweise Papier-, Tissue- oder Kartonbahn dienen. Diese Trockenanordnungen sind Teil von Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von solchen Materialbahnen. Auch Glasvliese wären denkbar. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Trocknung von laufenden Papier-, Tissue- oder Kartonbahnen in Papierfabriken, beispielsweise in Laufrichtung der Materialbahn gesehen hinter Beschichtungsvorrichtungen.

Bekannte Infrarot-Strahler weisen z.B. eine Mehrzahl von Stäben auf, die bevorzugt in einer Ebene, also koplanar angeordnet sind. Es ist jedoch auch bekannt die Stäbe in mehreren, zueinander parallelen Ebenen, die von einer Brennerplatte beabstandet sind, anzuordnen. Die Stäbe gattungsgemäßer Infrarot-Strahler sind aus Keramik hergestellt. Derartige Infrarot-Strahler können gasbetrieben sein. Ihnen ist dann ein Brenner zugeordnet. Dieser wird mit einem Gas-Luft-Gemisch betrieben. Dabei weist der Brenner eine Brennerplatte auf, die mit dem Gas-Luft-Gemisch beschickt wird. Das Gas-Luft-Gemisch wird z.B. mit einer Elektrode gezündet. Die entstehende Flamme heizt die Stäbe auf. Letztere dienen als Glühkörper. Denn sie geben die Wärme in Form von Infrarotstrahlung an die Materialbahn ab. Anstelle von Stäben sind als Glühkörper auch hochhitzebeständige Metalle, z.B. in Form von Gittern oder poröse Keramiken bekannt geworden. In der Wärmebehandlung von Materialbahnen werden derartige Infrarot-Strahler als Flächenstrahler eingesetzt. Dazu wird entlang der Breiten- und/oder Längserstreckung der zu behandelnden Materialbahn eine Vielzahl solcher Infrarot- Strahler nebeneinander angeordnet. In Abhängigkeit von der Breite der zu trocknenden Materialbahn und der gewünschten Heizleistung wird die erforderliche Anzahl an Strahlern gewählt. Mit derartigen Infrarot-Strahlern lassen sich Oberflächentemperaturen am Glühkörper von 1 100 °C und darüber hinaus erzielen.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Infrarot-Strahlern ist, dass deren Strahlungswirkungsgrad nicht für jede Anwendung optimal ist. Zudem hat sich gezeigt, dass die bekannten, gasbetriebenen Infrarot-Strahler infolge der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches zum Teil einen sehr hohen Anteil an Stickoxiden (NO_x) und Kohlenmonoxiden (CO) produzieren. Die vorliegende Erfindung betrifft derartige, eingangs genannte Gegenstände.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Infrarot-Strahler und eine Trockenanordnung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere sollen der Strahlungswirkungsgrad wie auch das Abgasverhalten des Infrarot-Strahlers bzw. der Trockenanordnung hinsichtlich der Stickoxide und Kohlenmonoxide verbessert werden.

Die Aufgabe wird durch einen Infrarot-Strahler sowie eine Trockenanordnung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bisher ist man davon ausgegangen, dass ein Infrarot-Strahler die erfindungsgemäße Aufgabe dann löst, wenn die Oberfläche des Glühkörpers möglichst groß eingestellt wird. Dazu sind in jüngster Zeit auch Porenbrenner bekannt geworden, deren Glühkörper aus einer schwammartig ausgeführten, offenporigen Keramik hergestellt ist. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass es eben nicht auf die Größe der Oberfläche des Glühkörpers alleine ankommt. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Strahlungswirkungsgrad eines solchen Infrarot-Strahler erheblich erhöht und die Abgaswerte vergleichsweise stark verringert werden können, wenn der Quotient aus dem Flächeninhalt der Oberfläche des Glühkörpers und dem Flächeninhalt der Anströmfläche des Glühkörpers - dann Flächenverhältnis genannt - entsprechend des Anspruchs 1 gewählt wird. Unter dem Begriff Strahlungswirkungsgrad wird das Verhältnis aus dem Infrarot- Strahler zugeführter Leistung und der von ihm abgestrahlter Leistung - hier in Form von Infrarotstrahlung - verstanden. Ein Infrarot-Strahler gemäß der vorliegenden Erfindung trocknet z.B. im bestimmungsgemäßen Betrieb (Betriebszustand) der Trockenanordnung bzw. der Maschine eine Materialbahn. Dies ist der Zustand, in dem das Gas-Luft-Gemisch innerhalb des Infrarot-Strahlers verbrennt und gleichzeitig den (wenigstens einen) Glühkörper beheizt. Die Verbrennung kann in dem von der Brennerplatte und von dem wenigstens einen Glühkörper gemeinsam begrenzten Raum - dann Brennkammer genannt - erfolgen.

Ein Glühkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit jener Gegenstand, der selbst von dem Gas-Luft-Gemisch bzw. dessen Verbrennungsprodukten durchströmt und infolge der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches erhitzt wird. Es ist jener Teil des Infrarot-Strahlers, der infolge seiner Erhitzung glüht. Mit Glühen ist die Aussendung von für das menschliche Auge sichtbarer Strahlung gemeint. Der Glühkörper kann jener Teil des Infrarot-Strahlers sein, der in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches hinter der Brennerplatte angeordnet ist. Ersterer kann mit Abstand zur Brennerplatte oder aber in Kontakt mit dieser sein. Der Glühkörper wird also von den Flammen die z.B. auf der dem Glühkörper zugewandten Seite der Brennerplatte infolge des Verbrennungsvorgangs entstehen, erhitzt. Man könnte auch sagen, dass der Glühkörper all jene Elemente umfasst, die zusammen mit der Brennerplatte die Brennkammer des Infrarot-Strahlers begrenzen. Der wenigstens eine Glühkörper kann die äußerste Oberfläche des Infrarot-Strahlers darstellen, die der zu behandelnden Materialbahn unmittelbar, also direkt gegenüberliegt. In einem solchen Fall ist der Glühkörper dann zwischen der Brennerplatte und der Materialbahn angeordnet. Unter einer Materialbahn im Sinne der Erfindung wird eine Faserstoffbahn, also ein Gelege bzw. Gewirre von Fasern, wie Cellulosefasern, Kunststofffasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Zusatzstoffen, Additiven oder dergleichen verstanden. So kann die Materialbahn beispielsweise als Papier-, Karton- oder Tissuebahn ausgebildet sein. Sie kann im Wesentlichen Cellulosefasern umfassen, wobei geringe Mengen anderer Fasern oder auch Zusatzstoffe und Additive vorhanden sein können. Dies bleibt je nach Einsatzfall dem Fachmann überlassen.

Wenn gemäß der Erfindung von der Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches die Rede ist, dann ist damit die Hauptströmungsrichtung der Partikel des Gas-Luft- Gemisches gemeint. Diese Richtung entspricht z.B. einer Senkrechten auf die größte Fläche der Brennerplatte des Infrarot-Strahlers, die von dem Gas-Luft-Gemisch durchströmt wird (Anströmfläche der Brennerplatte). Die Anströmfläche kann also wenigstens eine Begrenzungsseite, d.h. die Fläche, die von der räumlichen Länge und Breite der Brennerplatte aufgespannt wird, sein. Die Begrenzungsseite kann von der Längs- und Breitenkante (der Anströmfläche) der Brennerplatte aufgespannt sein. So kann die Brennerplatte an ihrer größten Begrenzungsfläche, die der Gaszufuhr bzw. der Vormischkammer zugewandt ist, von dem Gas-Luft-Gemisch durchströmt sein. Ist die Brennerplatte nach Art eines Quaders ausgeführt, so ist die Anströmfläche zumindest eine Seitenfläche des Quaders. Da der Glühkörper bzw. seine Einhüllende auch als Quader ausgeführt sein kann, ist die Anströmfläche des Glühkörpers auch eine Seitenfläche (Begrenzungsfläche) des Quaders, welche eine ebene Fläche darstellt. Daher gilt auch die obige Definition für den Glühkörper und dessen Anströmfläche analog. So wird der Glühkörper auch entlang dieser Anströmfläche mit dem Gas-Luft-Gemisch bzw. dessen Verbrennungsprodukten angeströmt. Die Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches kann auch senkrecht auf der größten Begrenzungsfläche bzw. Anströmfläche stehen. Die Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches durch den Glühkörper kann dieselbe sein, wie die durch die Brennerplatte. Die Anströmfläche des Glühkörpers kann identisch mit der Anströmfläche der Brennerplatte sein, sodass beide flächengleich sind. So kann es sich um jene gemeinsame Fläche handeln, die sich Glühkörper und Brennplatte teilen, wenn sie direkt aneinander angrenzen.

Wird von der Oberfläche des Glühkörpers gesprochen, so ist damit jene Oberfläche des Glühkörpers gemeint, die mit dem Gas-Luft-Gemisch, dessen Verbrennungsprodukt bzw. den sich infolge der Verbrennung ergebenden Flammen im Betrieb des Infrarot-Strahlers in Kontakt kommt, also jene Fläche, die von dem Gemisch durchströmt wird. Anders ausgedrückt ist damit die Oberfläche des Glühkörpers gemeint, die im Betrieb des Infrarot-Strahlers glüht. In Abgrenzung zur Anströmfläche ist die Oberfläche des Glühkörpers jene Fläche, die von dem verbrennenden Gas-Luft-Gemisch überstrichen wird. Der Glühkörper selbst kann aus mehreren, für sich gesehen einzeln ausgeführten Elementen ausgebildet sein. Die Oberfläche des Glühkörpers kann auch eine komplexe räumliche, nicht ebene Mantelfläche, wie eine Freiformfläche sein. Ist der Glühkörper z.B. nach Art eines Gitters ausgeführt - in Blickrichtung auf diesen entlang der Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen - so gehören hierzu bevorzugt nur jene Elemente, die das Gitter in dieser Ansicht ausbilden oder begrenzen.

Der Glühkörper kann eine Vielzahl von das Gas-Luft-Gemisch durchlässigen Öffnungen aufweisen. Er kann derart ausgeführt sein, dass sich ein Produkt aus Flächenverhältnis und Randflächenverhältnis von größer 1 und bevorzugt zwischen 2 und 10 ergibt. Dabei ist das Randflächenverhältnis als Quotient der Differenz zwischen dem Flächeninhalt aller Öffnungen des Glühkörpers und dessen Anströmfläche (Differenz steht im Zähler des Bruchs) sowie der Anströmfläche des Glühkörpers (letztere steht im Nenner des Bruchs) definiert. Dabei ist der Flächeninhalt immer in einer Ebene senkrecht zu der Strömungsrichtung des Gas- Luft-Gemisches, also in einer Parallelprojektion des Glühkörpers in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches auf eine dazu senkrecht stehende Ebene zu sehen. Das Randflächenverhältnis gibt also den Anteil des Randes des Glühkörpers, das die Öffnungen begrenzt, und zwar in Relation zu dessen Anströmfläche. Man kann das Randflächenverhältnis auch wie folgt umschreiben: Wird anstelle des Gas-Luft-Gemisches in selber Richtung - also senkrecht zu seiner Anströmfläche - der Glühkörper mit Licht angestrahlt, so ergibt sich ein Schattenwurf auf einer dahinter angeordneten Bildebene. Aufgrund des Lichtes, das durch die Öffnungen des Glühkörpers hindurchscheint, werden die Öffnungen als helle Flecken und deren Umrandung als Schatten dargestellt. Die Anströmfläche entspricht der gesamten angeleuchteten Fläche. Zur Ermittlung des Randflächenverhältnisses wird nun die abgeschattete Fläche ermittelt, indem z.B. die Flächeninhalte der hellen Flecken von der gesamten, angeleuchteten Anströmfläche abgezogen und wieder zu dieser in Relation gebracht werden. Die Erfinder haben erkannt, dass durch Berücksichtigung des Flächenverhältnisses die erfindungsgemäßen Vorteile noch besser umgesetzt werden können.

Ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Rede davon, dass ein Element unmittelbar an das andere angrenzt, dann ist damit gemeint, dass beide Elemente ohne sonstige Mittel - und bevorzugt auch frei von einem Abstand - in direktem Kontakt miteinander stehen.

Wenn gemäß der Erfindung von Keramik die Rede ist, wird darunter eine technische Keramik verstanden. Beispiele hierfür sind z.B. Siliciumcarbid, Molybdänsilizid. Grundsätzlich wären auch hochwarmfeste Metalle, wie FeCrAI-Verbindungen oder Heizleiter-Legierungen als Material für Glühkörper geeignet.

Wird davon gesprochen, dass der Glühkörper aus mehreren übereinander angeordneten Lagen hergestellt ist, so wird darunter verstanden, dass auch mehrere, in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches hintereinander angeordnete Lagen vorgesehen sein können. Das bedeutet, dass die Lagen in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen übereinander gestapelt sind. Dies bringt den erfindungsgemäßen Vorteil, dass die Abgaswerte noch weiter verbessert werden können. Mit dem Begriff zumindest abschnittsweise ist mindestens ein Teil des Glühkörpers gemeint.

Wenn davon die Rede ist, dass ein Element ein anderes wenigstens teilweise umgibt, dann ist damit gemeint, dass es das entsprechende Element teilweise oder vollständig umgibt bzw. umhüllt. Unter dem Begriff urformend hergestellt ist gemeint, dass das betreffende Element nach einem Fertigungsverfahren hergestellt wurde, bei denen aus einem formlosen Stoff ein fester Körper erzeugt wird. Beispiele hierfür sind Gießen, Sintern, 3D-Druck. Auch betrifft die Erfindung den Glühkörper von Anspruch 1 an sich sowie einen solchen mit den Merkmalen der Unteransprüche.

Ferner betrifft die Erfindung eine Trockenanordnung zur Wärmebehandlung einer Materialbahn umfassend wenigstens einen Infrarot-Trockner, der eine Mehrzahl von bevorzugt in Breiten- und/oder Längsrichtung der zu behandelnden Materialbahn angeordnete erfindungsgemäße Infrarot-Strahler aufweist.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn, bevorzugt Papiermaschine, umfassend wenigstens einen erfindungsgemäßen Infrarot-Strahler bzw. eine solche Trockenanordnung.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben. In den Figuren zeigen: Fig. 1 a und 1 b jeweils eine schematische, teilgeschnittene und nicht maßstäbliche

Darstellung einer Ausführungsform eines Infrarot-Strahlers;

Fig. 2 eine stark schematisierte Darstellung einer Trockenanordnung in einer dreidimensionalen Ansicht gemäß einer Ausführungsform.

Die Fig. 1 a und 1 b zeigen zwei exemplarische Ausführungsformen der Erfindung in einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht durch eine Ebene, die senkrecht zur Materialbahn und parallel zur Laufrichtung (durch den Pfeil angedeutet) dieser verläuft. In beiden Figuren ist jeweils ein Infrarot-Strahler 1 , der Teil einer Trockenanordnung (siehe Fig. 2) sein kann, gezeigt. Der Infrarot-Strahler 1 ist im bestimmungsgemäßem Betrieb mit Abstand zu der Materialbahn 8, z.B. oberhalb dieser angeordnet. Er bildet einen Brenner aus, der in einem Gehäuse 1 1 .1 angeordnet ist. Letzteres weist z.B. eine Rückwand und mehrere Seitenwände auf. Die Rückwand befindet sich an der der Materialbahn 8 abgewandten Seite (Rückseite) des Infrarot-Strahlers 1 . In diese ist eine Öffnung 2, durch die ein zündfähiges, brennbares Gas-Luft-Gemisch in eine Mischkannnner 3 gelangen kann, vorgesehen. Die entsprechenden Zufuhrleitungen außerhalb des Infrarot-Strahlers 1 sind nicht näher dargestellt. Die Mischkannnner 3 wird vorliegend einerseits von einer gasdurchlässigen Brennerplatte 4 und andererseits durch das Gehäuse 1 1 .1 , hier die Rückwand begrenzt. Das Gas-Luft-Gemisch strömt die Brennerplatte 4 an einer Anströmfläche, die der Rückseite des Infrarot-Strahlers 1 entspricht an und tritt zu dessen Verbrennung durch die gasdurchlässige Brennerplatte 4 hindurch . Von dort strömt es in eine Brennkammer 5. Letztere wird vorliegend von der Brennerplatte 4 und einem Glühkörper 6 zusammen begrenzt bzw. ausgebildet. Die gasdurchlässige Brennerplatte 4 trennt sozusagen die Mischkammer 3 von der Brennkammer 5. In letztgenannter entzündet sich das Gas-Luft-Gemisch. Die freiwerdende Wärme heizt den Glühkörper 6 auf, bis dieser anfängt zu glühen. In der Folge sendet dieser Infrarotstrahlen in Richtung auf die zu trocknende Materialbahn 8 aus. Sowohl die Brennerplatte 4 als auch der Glühkörper 6 haben hier eine platten- oder quaderförmige Außenkontur. Grundsätzlich wäre eine davon abweichende Außenkontur denkbar. Die Anströmfläche des Glühkörpers 6 entspricht im vorliegenden Fall der Anströmfläche der Brennerplatte 4. Anders ausgedrückt sind die beiden Anströmflächen flächengleich. Sie entsprechen hier der lichten Weite des Gehäuses 1 1 .1 , in dem sowohl die Brennerplatte 4 als auch der Glühkörper 6 untergebracht sind. Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform ist der Infrarot-Strahler 1 mit seinem Glühkörper 6 der Materialbahn 8 zugewandt, und zwar in dem dargestellten Fall so, dass der Glühkörper 6 parallel zu dieser verläuft. Dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein. Der Infrarot-Strahler 1 kann auch winklig zu dieser verlaufen. Wie es in den Figuren 1 a und 1 b dargestellt ist, sind in Strömungsrichtung des Gas- Luft-Gemisches gesehen die Brennerplatte 4 und der Glühkörper 6 hintereinander geschaltet. Dabei ist der Glühkörper 6 stromab der Brennerplatte 4 angeordnet. Gemäß der Ausführungsform der Figur 1 a ist der Glühkörper 6 nach Art eines regelmäßigen, gasdurchlässigen Gitters ausgeführt. Dieses Gitter kann dabei aus einer Vielzahl von identischen (also gleich großen) Einheitszellen hergestellt sein. Die Einheitszellen stellen eine offenzellige Struktur dar. Das bedeutet, dass das durch die Brennerplatte 4 hindurchtretende Gas-Luft-Gemisch alle Einheitszellen durchströmen kann. Die Einheitszellen stellen somit Öffnungen im Glühkörper 6 dar.

Im vorliegenden Fall grenzt der Glühkörper 6 unmittelbar an die Brennerplatte 4. Das bedeutet, dass beide ohne Abstand und bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. D.h. die Anströmseite der Brennerplatte 4, also die der Materialbahn 8 abgewandte Seite und die Anströmseite des Glühkörpers 6, also die der Brennerplatte 4 zugewandte Seite des Glühkörpers 6 verlaufen parallel zueinander. Man könnte auch sagen, dass die genannte Anströmseite der erfindungsgemäßen Anströmfläche entspricht. Vorliegend ist die Anströmseite gleichzeitig die größte Seite der Begrenzung des quaderförmigen Glühkörpers 6. Da die Brennerplatte 4 und der Glühkörper 6 ohne Abstand zueinander angeordnet sind, wird die Brennkammer 5 hier von dem von den Öffnungen ausgebildeten Hohlraum des Glühkörpers 6 gebildet bzw. zusammen mit der Brennerplatte 4 und dem Glühkörper 6 begrenzt. Das bedeutet, dass das zuerst durch die Brennerplatte 4 und dann durch den Glühkörper 6 strömende Gas-Luft-Gemisch in der Brennkammer 5 entzündet wird (z.B. mittels einer nicht gezeigten Elektrode) und dann innerhalb des Glühkörpers 6, genauer gesagt innerhalb dessen Hohlraum 10 unter Entstehung von Verbrennungsprodukten abbrennt.

Gemäß der Erfindung ist dabei der Glühkörper 6 derart ausgeführt, dass das Flächenverhältnis, also das Verhältnis des Flächeninhalts der Oberfläche des Glühkörpers 6 zum Flächeninhalt der Anströmfläche des Glühkörpers 6 größer zwei beträgt. Die Oberfläche des Glühkörpers 6 ist jene Oberfläche, die infolge der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches glüht. Sie entspricht der Umrandung, also der Wandung der Vielzahl der Einheitszellen bzw. Öffnungen des Glühkörpers 6. Die Anströmfläche ist der Flächeninhalt der ebenen und längsten Begrenzungsseite des Glühkörpers 6, also der Fläche, die hier Brennerplatte 4 und Glühkörper 6 gemeinsam haben. Durch die Wahl des erfindungsgemäßen Verhältnisses kann der Strahlungswirkungsgrad eines solchen Infrarot-Strahlers 1 erheblich gesteigert werden, bei gleichzeitiger Reduzierung von bei der Verbrennung entstehender Stickoxide und Kohlenmonoxide. In der Ausführungsform der Figur 1 b ist der Glühkörper 6 durch eine Vielzahl von Stäben 7 realisiert. Die Stäbe 7 sind im Bereich deren axialen Enden im Gehäuse 1 1 .1 , genauer gesagt in dessen Seitenwänden verliersicher gehalten. Dabei ist pro Infrarot-Strahler 1 eine Mehrzahl von Stäben 7 vorgesehen . In der Darstellung der Figur 1 b verlaufen diese hinsichtlich deren Längsmittelachsen koplanar zueinander und hier parallel zur am Infrarot-Strahler 1 vorbeilaufenden Materialbahn 8. In dieser Ebene sind die Stäbe hinsichtlich ihrer Längsmittelachsen gesehen zueinander beabstandet angeordnet. Der kürzeste Abstand zwischen den Längsmittelachsen zweier unmittelbar benachbarter Stäbe 7 kann dabei mehr als die Hälfte der Dicke des jeweiligen Stabes 7 betragen. In diesem Fall ist der Glühkörper 6 in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches bzw. dessen Verbrennungsprodukte gesehen zur Brennerplatte 4 beabstandet angeordnet. Die Gesamt-Oberfläche des Glühkörpers 6 entspricht im vorliegenden Fall der Summe der Mantelflächen der Vielzahl der Stäbe 7. Auch hier verläuft die Anströmfläche in der von der Längen- und Breitenerstreckung aufgespannten Ebene, wobei die Längenerstreckung senkrecht in die Bildebene und die Breitenerstreckung des Glühkörpers 6 senkrecht dazu, hier von links nach rechts also parallel zur Laufrichtung der Materialbahn verläuft.

Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform wäre es grundsätzlich denkbar, z.B. mehrere solcher Ebenen von Stäben 7 bzw. mehrere Lagen eines Glühkörpers 6 vorzusehen, die zu der Brennerplatte 4 in Strömungsrichtung des Gas-Luft- Gemisches bzw. der sich daraus ergebenden Verbrennungsprodukte beabstandet angeordnet sein könnten.

Der Glühkörper 6 kann, wie in den Figuren dargestellt, so ausgeführt sein, dass er in Blickrichtung des Gas-Luft-Gemisches die Form eines Gitters annimmt. Im Falle der Figur 1 b wäre dazu eine der ersten Lage von Stäben 7 - in einer Verlängerung der Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen - zweite Lage nachgeordnet. Dies ist vorliegend durch die gestrichelten Linien angedeutet. Dabei sind die Stäbe 7 der ersten Lage derart zu den Stäben 7 der zweiten Lage um 90° verdreht angeordnet, dass sich in Blickrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen eben ein Gitter ergibt.

Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform könnte das erfindungsgemäße Flächenverhältnis größer 4, größer 6 oder größer 1 1 betragen. Das Flächenverhältnis kann auch zwischen 2 und 50, bevorzugt zwischen 6 und 15 betragen. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise ein besonders guter Strahlungswirkungsgrad mit dem Infrarot-Strahler 1 erzielt werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass auch die Abgasemissionen eines solchen Infrarot-Strahlers 1 erheblich verbessert werden können, wenn zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Flächenverhältnis das Randflächenverhältnis des Glühkörpers entsprechend berücksichtigt wird. Dazu wird das Produkt aus dem Flächenverhältnis und dem Randflächenverhältnis gebildet und der Wert so gewählt, wie in Anspruch 4 angegeben. Das Randflächenverhältnis stellt den Quotienten der Differenz zwischen dem Flächeninhalt aller Öffnungen des Glühkörpers 6 und dessen Anströmfläche in Bezug zur Anströmfläche des Glühkörpers 6, jeweils in einer Parallelprojektion des Glühkörpers 6 in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisch gesehen auf eine dazu senkrecht stehende Ebene gesehen, dar.

Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, könnte der Infrarot-Strahler 1 als Porenbrenner ausgebildet sein, wobei dessen Glühkörper 6 dann aus einer schwammartig ausgeführten, offenporigen Keramik hergestellt sein könnte.

In Figur 2 ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trockenanordnung 1 1 gezeigt. Diese kann Teil einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn sein. Die Trockenanordnung 1 1 ist vorliegend in Laufrichtung der Materialbahn 8 hinter einer nicht dargestellten Streich- oder Binderpartie der Maschine angeordnet. Innerhalb dieser Partie wird eine Streichfarbe oder ein Bindemittel auf die Materialbahn 8 aufgetragen. Infolge des Auftrags nimmt die Matenalbahn 8 Feuchtigkeit auf und muss daher getrocknet werden bzw. der Binder muss ausgehärtet werden. Dies erfolgt in der Trockenanordnung 1 1 .

Die Trockenanordnung 1 1 umfasst einen oder, wie hier gezeigt, mehrere Infrarot- Trockner 12, die jeweils eine Vielzahl von bevorzugt parallel zur Materialbahn 8 angeordneten, als Flächenstrahler dienenden Infrarot-Strahler 1 aufweisen. Zudem weist die Trockenanordnung 1 1 auch mehrere Lufttrockner 13 auf. Im vorliegenden Fall ist jeweils einem Infrarot-Trockner 12 in Laufrichtung der Materialbahn 8 gesehen ein Lufttrockner 13 nachgeschaltet, usw. Jeweils ein solcher Infrarot-Trockner 12 und ein Lufttrockner 13 werden als Kombinationstrockner 14 bezeichnet. Vorliegend sind vier in Laufrichtung der zu trocknenden Materialbahn 8 hintereinander angeordnete Kombinationstrockner 14 vorgesehen. Letztgenannte sind hier direkt aneinandergrenzend angeordnet. Das bedeutet, wenn die zu trocknende Materialbahn 8 einen ersten Kombinationstrockner 14 verlässt, gelangt sie in Laufrichtung gesehen unmittelbar in den darauffolgenden Kombinationstrockner 14. Dabei sind alle Kombinationstrockner 14 so eingerichtet, dass in Laufrichtung der Materialbahn gesehen mittels Infrarotstrahlung aus dem zugehörigen Infrarot- Trockner 12, dann mittels Konvektion durch den entsprechenden Lufttrockner 13, entsprechend wieder mittels Wärmestrahlung und so weiter abwechselnd getrocknet wird. Sobald die Materialbahn 8 in ihrer Laufrichtung gesehen den ersten Kombinationstrockner 14 verlassen hat, gelangt sie in den zweiten Kombinationstrockner 14. Dort wird sie wiederum in deren Laufrichtung gesehen zunächst von dem entsprechenden Infrarot-Trockner 12, dann von dem entsprechenden Lufttrockner 13 getrocknet. Anders ausgedrückt, ist - jeweils in Laufrichtung der Materialbahn 8 durch die Trockenanordnung 1 1 gesehen - zwischen einem Infrarot-Trockner 12 eines in Laufrichtung ersten Kombinationstrockners 14 und zwischen einem Infrarot-Trockner 12 eines in Laufrichtung unmittelbar darauffolgenden, weiteren Kombinationstrockner 14 jeweils ein dem ersten Kombinationstrockner 14 zugeordneter Lufttrockner 13 angeordnet. Man könnte auch sagen, dass die Materialbahn 8 entlang der Trockenanordnung 1 1 alternierend mittels Wärmestrahlung, dann mittels Konvektion, wiederum mittels Wärmestrahlung und so weiter getrocknet wird. Der Infrarot-Trockner 12 eines jeweiligen Kombinationstrockners 14 kann als gasbeheizter, erfindungsgemäßer Infrarot-Trockner ausgeführt sein. Dazu kann der Infrarot-Trockner 12 einen oder mehrere erfindungsgemäße Infrarot-Strahler 1 (siehe Figuren 1 a und 1 b) umfassen. Die mittels der Infrarot-Strahler 1 erzeugten Verbrennungsprodukte (Abgase) können dann über eine oder mehrere dem Infrarot- Trockner 12 zugeordnete Saugdüsen 12.1 , wovon hier lediglich eine rein schematisch angedeutet ist, aus dem Infrarot-Trockner 12 abgesaugt werden. Die wenigstens eine Saugdüse 12.1 kann innerhalb eines, den Infrarot-Trockner 12 umgebenden Gehäuses angeordnet sein.

Der jeweilige Lufttrockner 13 kann eine oder mehrere Blasdüsen 13.1 umfassen, wovon hier ebenfalls lediglich eine rein schematisch dargestellt ist. Die wenigstens eine Blasdüse 13.1 dient dazu, unter anderem, erhitzte Luft der Materialbahn 8 zu deren Trocknung zuzuführen. Dazu kann die wenigstens eine Blasdüse 13.1 einerseits mit einer Frischluftzufuhr (nicht gezeigt) in strömungsleitender Verbindung stehen. Zudem kann eine strömungsleitende Verbindung zwischen der wenigstens einen Saugdüse 12.1 und der wenigstens einen Blasdüse 13.1 ein und desselben Kombinationstrockner 14 vorgesehen sein. Mittels dieser kann die im Abgas des Infrarot-Trockners 12 enthaltene thermische Energie dazu genutzt werden, um die Frischluft zu erhitzen bzw. die Materialbahn 8 auch mittels der thermischen Energie des Abgases des jeweiligen Infrarot-Trockners 12 zu trocknen.

Claims

Patentansprüche

1 . Infrarot-Strahler (1 ) zur Wärmebehandlung einer Materialbahn (8), umfassend einen Glühkörper (6), der entlang einer Anströmfläche mittels eines dem Infrarot-Strahler (1 ) zuführbaren Gas-Luft-Gemisches anströmbar und durch Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches erhitzbar ist, wobei der Glühkörper (6) eine Oberfläche aufweist, mit der das Gas-Luft-Gemisch oder dessen Verbrennungsprodukte in Kontakt kommen und das Flächenverhältnis des Flächeninhalts der Oberfläche des Glühkörpers (6) zum Flächeninhalt der Anströmfläche des Glühkörpers (6) größer zwei beträgt.

2. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis größer 4, größer 6 oder größer 1 1 beträgt.

3. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis größer 2 und kleiner gleich 50, bevorzugt zwischen 6 und 15 beträgt.

4. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkörper (6) eine Vielzahl von für das Gas-Luft- Gemisch durchlässigen Öffnungen aufweist, und der Glühkörper derart ausgeführt ist, dass ein Produkt aus Flächenverhältnis und Randflächenverhältnis größer 1 und bevorzugt zwischen 2 und 10 beträgt, wobei sich das Randflächenverhältnis aus dem Quotienten der Differenz zwischen dem Flächeninhalt aller Öffnungen des Glühkörpers (6) und dessen Anströmfläche in Relation zur Anströmfläche des Glühkörpers (6), jeweils in einer Parallelprojektion des Glühkörpers (6) in Strömungsrichtung des Gas- Luft-Gemisch gesehen auf eine dazu senkrecht stehende Ebene gesehen, ergibt.

5. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmfläche wenigstens eine Begrenzungsseite des Glühkörpers (6) ist.

6. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarot-Strahler (1 ) eine Brennerplatte (4) aufweist und der Glühkörper (6) in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches hinter der Brennerpatte (4) angeordnet ist.

7. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkörper (6) in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen unmittelbar an die Brennerplatte (4) angrenzt.

8. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Glühkörpers (6) eine Keramik und/oder ein Metall umfasst oder aus einer solchen hergestellt ist.

9. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkörper (6) zumindest abschnittsweise -in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen - nach Art eines Gitters hergestellt ist.

10. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter zumindest abschnittsweise als regelmäßiges Gitter vorliegt, das aus einer Vielzahl identischer Einheitszellen aufgebaut ist.

1 1 . Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkörper (6) aus einer Lage oder mehreren übereinander angeordneten Lagen hergestellt ist.

12. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 und bevorzugt gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches gesehen der Glühkörper (6) und bevorzugt die mehreren Lagen ein Gitter ausbilden.

13. Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkörper (6) als dreidimensionales - bevorzugt einteilig hergestelltes - Gitter ausgeführt ist.

14. Trockenanordnung (1 1 ) zur Wärmebehandlung einer Materialbahn umfassend wenigstens einen Infrarot-Trockner (12), der eine Mehrzahl von bevorzugt in Breiten- und/oder Längsrichtung der zu behandelnden Materialbahn angeordnete Infrarot-Strahler (1 ) aufweist, wobei die Infrarot-Strahler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgeführt sind.

15. Trockenanordnung (1 1 ) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenanordnung wenigstens einen Lufttrockner (13) aufweist, um Heißluft und/oder ein Verbrennungsprodukt des Gas-Luft-Gemisches aus der Mehrzahl der Infrarot-Strahler (1 ) auf die zu behandelnde Materialbahn zu richten.

16. Trockenanordnung (1 1 ) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lufttrockner (13) und der wenigstens eine Infrarot- Trockner (12) in Laufrichtung der zu behandelnden Materialbahn (8) gesehen hintereinander angeordnet sind, wobei bevorzugt der wenigstens eine Infrarot- Trockner (12) dem wenigstens einen Lufttrockner (13) in Laufrichtung der zu behandelnden Materialbahn (8) gesehen vorgeschaltet ist.