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Strahlungsbrenner
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsbrenner mit einer flächenhaften Verbrennungszone an der zum Glühen gebrachten Brenneroberfläche und mit mehreren, rost- oder gitterartig im unmittel- baren Wirkungsbereiche der Verbrennungszone ausserhalb der Brenneroberfläche angeordneten zusätzlichen
Strahlungsflächen.
Bei bekannten Strahlungsbrennern wird eine äussere Brennerbegrenzung, z. B. eine poröse oder mit einer feinen Perforation versehene Platte aus keramischem oder gesintertem Material oder mindestens eine von aufeinanderliegenden, die Brennerbegrenzung bildenden, gasdurchlässigen Hüllen, z. B. Draht- geflechten, durch die Verbrennungszone auf Glühtemperatur gebracht. Bei diesen bekannten Brennern be- steht ein erheblicher Anteil der Wärmeabgabe aus Wärmestrahlung, was den Brenner besonders für die
Heizung von Brat- und Trockenöfen oder z. B. zur Heizung der Umgebung von Markt- oder Ausstellungs- ständen in Hallen oder im Freien und dergleichen Zwecke geeignet macht.
Die äusseren Brennerbegren- zungen dieser Brenner sind aber empfindlich gegen mechanische Schläge oder Drücke, und insbesondere die gesinterten oder keramischen Platten sind empfindlich gegen den Einfluss von Flüssigkeit, weil sie im Betrieb beim Auftreffen von Spritzern, z. B. Regentropfen, infolge der sehr raschen und intensiven Abkühlung springen können. Ferner sind alle bekannten Strahlbrenner sehr empfindlich gegen Luftzug, weil die Verbrennung bereits bei mässigem Luftzug zu flackern beginnt und zum Rückschlagen hinter die Brennerbegrenzung neigt. Es ist bereits bekannt, zur Behebung dieser Nachteile vor dem Brenner Schutzvorrichtungen zum Abhalten all der genannten schädigenden Einflüsse anzubringen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen wirksamen Schutz des Strahlungsbrenners vor den erwähnten äusseren Einflüssen zu erreichen, ohne seinen Wirkungsgrad unzulässig herabzusetzen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die zusätzlichen Strahlungsflächen im wesentlichen senkrecht zur Brenneroberfläche stehen und eine wabenartige Kammerung bilden, deren Tiefe in derselben Grössenordnung liegt wie die Kammerweite.
Ein wabenartiger Rost mit mindestens annähernd senkrecht zur Brenneroberfläche stehenden Wänden ergibt einerseits einen sehr wirksamen Schutz des Strahlbrenners gegen die oben erwähnten schädigenden Einflüsse und anderseits kann, wie durch Messungen ermittelt wurde, eine erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades des Strahlbrenners erzielt werden, weil die im unmittelbaren Wirkungsbereich der Verbrennungszone befindlichen zusätzlichen Strahlungsflächen ebenfalls eine hohe Temperatur erreichen und somit erheblich zur Wärmestrahlung des Brenners beitragen.
Diese erfindungsgemässe Ausbildung des aus zusätzlichen Strahlungsflächen bestehenden Rostes ist nicht bekannt, trotzdem sie wesentliche Vorteile mit sich bringt. Bei den meisten bekannten Strahlungbrennern, die zusätzliche Strahlungsflächen aufweisen, ist die Auffassung nahegelegt, diese Strahlungflächen müssten parallel oder mindestens schief zur Brenneroberfläche stehen.
Gemäss franz. Patentschrift Nr. 1. 108. 655 sind parallel zur Brenneroberfläche liegende gewellte und durchbrochene Bänder vorgeschlagen. Bei der franz. Patentschrift Nr. 1. 110. 164 ist als zusätzliche Strahlungsfläche ein Drahtgeflecht vorgeschlagen. Gemäss USA-Patentschrift Nr. 1, 139, 321 sind schief zur Brennerebene stehende Lamellen oder aber V-förmige Leisten vorgesehen, die ebenfalls gegenüber der Brennerfläche geneigte Flächen aufweisen.
Die Schweizer Patentschrift Nr. 65076 zeigt keine zu- sätzlichen Strahlungsflächen, sondern über dem Brenner liegende Rippen, die lediglich zur Abstützung
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eines auf denBrenner gestelltenKochgefässes und der Bildung von Abzugskanälen für die Verbrennungsgase zwischen Brenneroberfläche und Kochgefäss dienen. Es war somit durch diese Fachliteratur nicht nahege- legt, im wesentlichen senkrecht zur Brennerfläche stehende, als zusätzliche Strahlungsflächewirkende
Elemente vorzusehen. Tatsächlich sind aber mit der Massnahme nach der Erfindung wesentliche Vorteile verbunden, die keine der erwähnten bekannten Konstruktionen aufweist.
Durch die wabenartige Kamme- rung über der glühenden Brennerfläche werden Luftzüge längs der Brenneroberfläche praktisch vollständig vermieden. Dadurch wird es möglich, denBrenner auch im Freien bei ziemlich starkem Wind zu benützen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Flamme gelöscht wird oder hinter die Brennerbegrenzung zurück- schlägt. Bei allen bekannten Anordnungen mit zusätzlichen Strahlungsflächen, die nur parallel zueinander verlaufende Strahlungselemente verwenden, würden unter denselben Voraussetzungen starke Züge minde- stens in Richtung parallel zu den zusätzlichen Strahlungsflächen nicht zu vermeiden sein. Das ist auch bei der aus der brit.
Patentschrift Nr. 705, 385 bekannten Vorrichtung der Fall, die wohl senkrecht zur Bren- nerfläche stehende, aber parallele, keine Kammer-mg bildende zusätzliche Flächen aufweist. Solche Zü- ge haben jedoch nicht nur den erwähnten nachteiligen Einfluss auf das Funktionieren des Brenners selbst, sondern durch solche Züge werden auch die zusätzlichen Strahlungsflächen erheblich gekühlt, so dass ihre
Strahlungswirkung stark herabgesetzt wird. Beim wabenartigen Rost von zusätzlichen Strahlungsflächen gemäss der Erfindung ist aber auch eine solche Kühlung praktisch verunmöglicht, so dass die bereits er- wähnten erheblichen Verbesserungen des Strahlungs-Wirkungsgrades des Brenners erzielt werden.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Strahlung- brenners dargestellt. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Brenners mit wabenartigem Rost. Fig. 2 und 3 sind Ansichten je einer weiteren Ausführungsform des erfindungs- gemässen Brenners mit wabenartigem Rost.
Der in Fig. 1 dargestellte Brenner weist einen Brennerkörper 1, ein Mischrohr 2 und eine in einem Flansch 3 des Brenners gehaltene, ebene Brennerbegrenzung 4 auf, welche z. B. aus zwei aufeinanderliegenden, feinmaschigen Drahtgeflechten bestehen kann. Durch diese Geflechte fliesst das Gas-Luftgemisch durch und verbrennt in der Nähe des äusseren Geflechtes, welches dabei glühend wird. Am Flansch 3 des Strahlungsbrenners ist ein Rost 5 aus senkrecht zur Begrenzung 4 des Brenners stehenden Blechen angeordnet. Dieser Rost kann z. B. mit am Flansch 3 befestigten Lappen 6 verschraubt sein.
Die senkrecht zueinander stehenden und an denKreuzungsstellen ineinandergreifenden, ebenen Blechstreifen 7 des Rostes 5 bilden über dem Brenner eine wabenartigeKammerung, die den Zutritt von Zugluft zur eigentlichenBrennerbegrenzung 4 und mechanische Beschädigung derselben verhindert, aber den Austritt der Wärmestrahlung von'der Brennerbegrenzung 4 durch die Öffnungen des Rostes gestattet. Durch die heissen Verbrennungsgase wird auch der Rost 5 mindestens teilweise auf Rotglut erhitzt, und die als zusätzliche Strahlungs- flächen wirkendenWände des Rostes 5 tragen ihrerseits erheblich zur Wärmestrahlung. des Brenners bei.
Der Rost ergibt damit auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Brenners, indem er eine Erhöhung des Wärmestrahlungsanteils gegenüber der durch Konvektion abgegebenen, Wärme des Brenners bewirkt. Durch den Rost 5 wird die Strahlung hauptsächlich in die Axialrichtung der Öffnungen des Rostes gelenkt, so dass die Heizwirkung des Brenners auf ein bestimmtes Gebiet konzentriert werden kann, was in bestimmten Fällen, z. B. bei Trockenöfen und Bratöfen, sehr erwünscht ist.
Die Seitenlänge der beispielsweise quadratischen Öffnungen des Rostes 5 wird vorzugsweise etwa 20-25 mm gewählt, während die Höhe des Rostes 5 etwa 15-25 mm betragen kann. Bei diesen Rostdimensionen arbeitet der Brenner zuverlässig und ohne erhebliches Flackern bei Windstärken bis 40 km/h. Die Dicke der Blechstreifen, aus welchen der Rost aufgebaut ist, kann beispielsweise etwa 0, 5 mm betragen, in welchem Falle der Rost verhältnismässig rasch auf Glühtemperatur gebracht wird. Zur Herstellung des Rostes wird selbstverständlich ein zunderfreies, möglichst feuerfestes Material verwendet.
In Fig. 2 und 3 sind entsprechende Teile des Brenners gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Fig. 2 zeigt einen Rost 5, welcher aus ebenen, gestreckten Blechbändern 8 und aus gewellten Blechbändern 9 aufgebaut ist. Die Blechbänder 9 begrenzen zwischen den ebenen Blechbändem 8 Kammern oder Öffnungen mit dreieckähnlichem Querschnitt, die den Zutritt der Zugluft zur Brennerbegrenzung 4 verhindern. Der Rost 5 gemäss Fig. 2 hat den Vorteil, dass die Blechbänder sich nicht kreuzen und daher in den Blechbändern keine Einschnitte an den Kreuzungsstellen erforderlich sind. An den Scheitelpunkten der gewellten Bänder 9 können dieselben mit dem Rahmen des Rostes 5 bzw. mit den ebenen Blechstreifen 8 durch Schweissung verbunden sein.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Rostes 5, welcher ausschliesslich aus zickzackförmig gewellten Blechstreifen 10 aufgebaut ist. Die Streifen 10 berühren sich an ihren Scheitelpunkten und können an diesen Stellen durch Schweissung verbunden sein. Die'Streifen 10 begrenzen am Rande des Rostes 5
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dreieckige und im Mittelteil des Rostes 5 rhombische Öffnungen, die den Zutritt der Zugluft zur Bren- nerbegrenzung 4 verhindern.
Die dargestellten Strahlungsbrenner eignen sich nicht nur zu Heizzwecken im Freien oder in grossen Räumen, wo verhältnismässig starke Luftzüge auftreten können, sondern die Brenner sind auch sehr ge- eignet zur Verwendung in Brat- und Grillöfen oder in Trockenöfen aller Art, wo eine intensive und kon- zentrierte Erhitzung eines bestimmten Gutes verlangt wird. Der Brenner eignet sich ganz besonders für
Trockenöfen, durch welche Trocknungsluft geführt wird, weil der dabei auftretende Luftzug das zuver- lässige Funktionieren des Brenners nicht beeinträchtigen kann.
Es kann wesentlich sein, dass der Rost ohne Zwischenraum auf der Brennerbegrenzung liegt, um Ausgleichsströmungen zwischen einzelnen Kammern des Rostes direkt über der Brennerfläche zu verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Strahlungsbrenner mit einer flächenhaften Verbrennungszone an der zum Glühen gebrachten Bren- neroberfläche und mit mehreren rost- oder gitterartig im unmittelbaren Wirkungsbereiche der Verbrennungszone ausserhalb derBrenneroberfläche angeordneten zusätzlichen Strahlungsflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Strahlungsfläehen (7) im wesentlichen senkrecht zur Brenneroberfläche (4) stehen und eine wabenartige Kammerung bilden, deren Tiefe in derselben Grössenordnung liegt wie die Kammerweite.