DE2163498A1

DE2163498A1 - Brennerplatte fuer infrarotstrahler

Info

Publication number: DE2163498A1
Application number: DE2163498A
Authority: DE
Inventors: Herbert Gottschall
Original assignee: Schwank GmbH
Current assignee: Schwank GmbH
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1971-12-21
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2163498B2; US3825403A; FR2165626A5; CA969088A; GB1419499A

Description

Anmelder: Schwank GmbH Anlage zum Schreiben

5 Köln 60 vom 2o.12.1971

Bremerhavener Str.4-3 mein ZeichenJ 2852

Brennerplatte für Infrarotstrahler

M MtMSiMEMlMSC <2(SR 31 Mf MlMEM Wt 3tt MMtMTMI MIMt MMI Ml Mt ME JEC ^ES SS SS SS CS

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennerplatte für Infrarotstrahler mit auf der Abstrahlungsseite angebrachten Vertiefungen und mit zur Zuführung des Brennstoffluftgemisches von der Gemischseite der Platte nach der Abstrahlungsseite hin verlaufenden, parallel zueinander angeordneten Verbrennungskanälen, von denen mindestens einer konzentrisch im Grunde der Vertiefung angeordnet und weitere über die Seiten der Vertiefungen und die zwischen den Vertiefungen befindlichen Flächen verteilt sind.

Bei einer bekannten Brennerplatte dieser Art haben die Vertiefungen eine Neigung nach innen und sind tiefer als breit, wobei die Seitenflächen mit einer angemessenen Krümmung versehen und als gegeneinander geneigte Facetten ausgebildet sind.

Dabei sind die Verbrennungskanäle in drei verschiedenen Ebenen angeordnet und zwar je einer am Boden der Vertiefungen, über denen in den

28/047/;

Facetten, also den seitlichen Flächen innerhalb der Vertiefung, ein Kranz von Verbrennungskanälen angeordnet und weitere über die zwischen den Vertiefungen befindlichen Flächen verteilt sind.

Dadurch soll erreicht werden, dass die Verbrennung des gasförmigen Brennstoffs auf verschiedenem Niveau in unterschiedlichem Abstand von der allgemeinen Strahlungsebene vor sich geht, wodurch eine Selbststeuerung der inneren Flammen (in den Vertiefungen) zu den äisseren (in den zwischen den Vertiefungen befindlichen Materialstegen) hin und umgekehrt bewirkt wird. Durch die Selbststeuerung der in verschiedenen Ebenen entstehenden Flammen soll eine Bereicherung der Zufuhr von Primärluft zu dem austretenden Brennstoffluftgemisch erreicht werden und damit eine vollständige Verbrennung und eventuell eine Vermeidung von Entweichungen sowie kleinerer Explosionen vorn am Ausgang der Verbrennungskanäle nicht verbrannter Gasteilchen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine höhere Wärmeabstrahlung bei einer Platte mit Vertiefungen auf der Abstrahlungsseite zu erreichen als sie durch die bekannte Platte erreichbar ist.

Dieses wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Verbrennungskanäle über die Vertiefungen und die dazwischenitehenden Materialsfeege derart verteilt sind, dass die entstehenden Flammen so gleichmässig auf die Seitenflächen der Ver-

— 3 — 309828/0474

tiefungen einerseits und die dazwischen befindlichen Materialstege andererseits einwirken, dass die in den Vertiefungen entstehende Temperatur der an der Stegoberfläche entstehenden annähernd gleich ist.

Dieses kann nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Vertiefungen - Zylinder bestehen, der sich nach der der Abstrahlungsseite abgekehrten Seite verjüngen kann und auf dessen Boden sich mindestens ein zylinderförmiger Verbrennungskanal befindet, und dass zentrisch um den Mittelpunkt des Bodens jeder Vertiefung zylindrische Verbrennungskanäle so angeordnet sind, dass ihre Mittelpunkte von der kreisförmigen Umfangslinie des zylindrischen Teiles der Vertiefungen geschnitten werden und die Mündung jedes Verbrennungskanals in zwei in veEschiedenen Ebenen liegende». Teile zerfällt, - von denen der innere im Boden oder dem konischen Teil liegt und von der der Abstrahlungsseite abgekehrten kreisförmigen Schnittkante des zylindrischen Teils der Vertiefung oder dem Boden begrenzt ist, während der andere Teil darüber auf der Abstrahlungsflache der Brennerplatte liegt.

Dabei besteht nach einer besonders vorteilhaften Form der Erfindung die Vertiefung aus einem Zylinder, der nach der der Abstrahlungsseite abgekehrten Seite in einen auf der Spitze stehenden Hohlkegel ausläuft.

Die am oberen Rand der Vertiefungen liegenden, aneinandergereihten halbkreisförmigen Mündungen

309828/0474

der Verbrennungskanäle bilden zusammen eine Erweiterung der zylinder!örmigen Vertiefung in J?orm einer Rosette.

Durch die besondere Anordnung der Verbrennungskanäle, die sich um den im Grunde de3" Vertiefung angeordneten Kanal befinden, insbesondere der Teilung dieser Kanäle, entsteht über jedem der in der konischen Verjüngung liegenden halbkreisförmigen Kanäle ein sich nach oben bis zur Überfläche der Platte erstreckender Halbz7/"linder, der eich über die ganze Tiefe des z^linderförmigen Teiles der Vertiefung erstreckt. Die in dem auf der Verengung der Vertiefung liegenden Teil dieser Kanäle entstehende Hitze wird durch die nebeneinanderliegenden Halbzylinder zwangsläufig nach oben geführt und bestreicht dabei die gesamten Seitenwände der aneinandergereihten Ilalbzylinder der Vertiefung, also ihre gesamte Innenfläche, die dadurch stark aufgeheizt wird.

Dadurch sind die in den Stegen befindlichen Kanäle ringsum von stark erhitzten Seitenwänden umgeben, wodurch sie ausser der in ihnen stattfindenden Verbrennung zusätzlich aufgeheizt werden.

Die stark aufgeheizten Innenwände der Vertiefungen strahlen die aufgenommene Hitze auf die gegenüberliegenden Wände zurück, xrodurch weiterhin eine zusätzliche Aufheizung entsteht_s

Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Kanäle wird also, die gesamte entstehende Hitze zur Aufheizung der Keramikflächen ausgenutzt, so dass eine intensiv aufgeheizte rlügende abstrahlende

309828/0474

2Ίο3498

Oberfläche enbsbeht, die nicht nur aus den zwischen rl en Vertiefungen gelegenen Stegen besteht;, sondern aus dem Boden der Vertiefungen, den gesamten aus Halbzylindern bestehenden Flächen der Innenwände und den zwischen den Vertiefungen liegenden Materialctogen.

Da nach dem Stefan-Boltzmann¹sehen Gesetz die ausgestrahlte Energie in der vierten Potenz zur absoluten Temperatur bei der Aufheizung der Keramik wächst, wird durch die erfindungsgemässe Ausführung eine ausserordentlich hohe Absbrahlungsleistung erreicht,. die-ägleichmässig über die gesamte, durch die aneinandergereihten Halbzylinder, aus denen die Innenwände der Vertiefung bestehen, stark vergrösserte Abstrahlungsflache verteilt ist.

Demgegenüber wird bei der bekannten Platte die angestrebte Wirkungsgraderhöhung durch Flammen-Strahlung erreicht, die gegenüber der Festkörpersbrahlung der Keramik verhältnismässig gering ist.

Durch die Ausbildung der Soitenwände der bekannten Platte, die mit einer Kxuimmung versehen und als gegeneinander geneigte Facetten ausgebildet sind, ".'!'Li-cl die Strahlung nach innen in den Hohlraum der Vertiefung hinein gelenkt und nicht in die Keramik. Es noil, wie bereits vorher ausgeführt, ein Wirbel π ηΛ ntoh.cn, dor cine günstigere Verbrennung wegen [·>- ::;;ογμ· Luft ans augung erreichen Lässt. Die Abr;i-r-;!hl.ungsflächr· besbohb bei der bekannten Platte Lf-ri i>';l Ich aus den zwischen den Verb LoL' urigen lie- ;7·πι I f :ü 1int or i a 1 r b cf ;o 11.

309 828/0474

63498

Nach, durchgeführten Versuchen ist die bei der Ausführung der Vertiefungen und Anordnung der Verbrennungskanäle gemäss der Erfindung erreichte Temperatur gegenüber der bekannten Ausführung bei den gleichen Maßverhältnissen etwa um loo° höher.

Fach einer besonderen" Aüsführungsform der Erfin-" dung sind um den in der Kegelspitze angeordneten Verbrennungskanal gleichmässig sechs gemäss Anspruch geteilte Kanäle angeordnet, während zwischen den einzelnen Vertiefungen, genau im Hittelpunkt zwischen je drei in Dreiecksform zueinander stehenden Vertiefungen, ein Kanal gleichen Durchmessers angeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispäele der Erfindung dargestellt.

Dabei zeigt: ·

IFig. 1 eine Platte gemäss der Erfindung, von oben . gesehen,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I- I der Fig. Iv . ■ ' :

Fig. 3 vier verschiedene .Querschnitte von Vertiefungen in möglichen Brennerplatten,

Fig. 4- eine Darstellung der Strahlungsverteilung in einem Halbraum,

Fig. 5 einen Senlcreclibüchni-tb durch eine Brennerplatte gemäss der Erfindung in vergrössertom Maßstab. ■

3 0 9 8 2 8 / 0 k 7 U

BAD

In Fig. 1 sind drei ^Reihen von Vertiefungen 2 in der Abstrahlungsseite der Brennerplatte 1 versetzt zueinander angeordnet. Dabei ist■zentrisch auf dem Boden jeder Vertiefung je ein Verbrennungskanal 3 angeordnet, der einen Durchmesser von ■ ' (1,3) mm hat.

Die Verbrennungskanäle 4, die gleiche Durchmesser haben wie der Verbrennungskanal· 3, sind kranzförmig um den Kanal im Grunde der Vertiefung in gleichmässigen Abständen angeordnet und Ewar derart, dass der Teil 4a dieser Kanäle auf der Seitenwand der kegeiförtnigen Verengung der Vertiefung liegt, während der andere Teil 4b darüber auf den oberen Kanten{der Plattenoberflache) der Vertiefung angeordnet ist, wobei die MitteIpunkte 4c der geteilten Verbrennungskanäle 4 auf der kreisförmigen Umfangslinie^des zyiind-rischen Teils der Vertiefung, lie gen ~.

Die Mittelpunkte 3c und 4c der Verbrennungskanäle 3 und 4 liegen auf einer horizontal durch die Hitte der Vertiefungen gehenden Linie. Dadurch bilden jeweils zwei Vertiefungen 2, die in einer Reihe liegen, mit einer Vertiefung, die in der Kachbarreihe liegt, ein Sechseck, das aus je zwei Kanälen 4 dieser drei Vertiefungen zusammengesetzt ist. Jeweils zwischen diesen sechs Kanälen 4 ist · genau im Mittelpunkt der zusätzliche Kanal 7 angeordnet, der auf der eigentlichen Oberfläche der Bi*ennerplatte mündet, also auf der Oberfläche der zwischen den Vertiefungen verbleibenden Stege S.

309828/0 474 B*°

In dem Ausführungsbeispiel hat die Vertiefung die in Fig. 2 gezeigte Form, wobei der der Abstrahlungsseite abgekehrte kegelförmige Teil eine Neigung von 12o° hat, bei einer Tiefe von 3 mm· Die Verbrennungskanäle haben einen Durchmesser von 1,3 mm, -

Fig. 3.zeigt im Senkrechtschnitt verschiedene Formen von möglichen Vertiefungen 2,

Fig. 4 zeigt die experimentell ermittelte Ver- teilung der von der erfindungsgemässen Keramikplatte ausgesendeten Wärmestrahlen auf eine gedachte Oberfläche eines'Halbraumes, list die Brennerplatte, deren Wärmestrahlen mit Pfeilen versehen sind.

Die.Tatsache, dass das Maximum des Strahlungsflusses nicht senkrecht unter der Keramikplatte, sondern in einem Winkel von cgr. 15 bis 25 von der Senkrechten abweichend auftritt., beweist, dass die Seitenwände der Vertiefungen 2, die die abstrahlende Oberfläche wesentlich vergrössern, das Maximum der emittierten Strahlung liefern.

Fig. 5 zeigt einen vergrösserten Senkrechtschnitt durch eine Vertiefung. Hier ist der Verlaufs der -"■ Flammenfront mit verstärkten Strichen 9 eingezeichnet. Es ist ersichtlich, dass durch die Verbrennung, die innerhalb der Kanäle kurz vor der Mündung stattfindet, eine die Vertiefung 2 und den Steg 8 einhüllende Erwärmungszone entsteht, die eine Abstrahlung der gesamten Innenflächen der Vertiefungen 2 zusammen.mit der Püattenoberflache ergibt.

309828/047/,

Claims

Anlage zum Schreiben "vom 2o. Dezember 1971 m.Z: 2852/ Schwank

Pa tent ansprüche

1. Brennerplatte für Infrarotstrahler mit
auf der Abstrahlungsseite angebrachten Vertiefungen und. mit zur Zuführung des Brennstoffluftgemisches von der Gemischseite der Platte
nach der Abstrahlungsseite hin verlaufenden,
parallel zueinander angeordneten Verbrennungskanälen, von denen mindestens einer konzentrisch im Grunde der Vertiefung angeordnet und weitere über die Seiten der Vertiefungen und die zwischen den Vertiefungen befindlichen Flächen verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskanäle (3» 4·) über die Vertiefungen (2) und die dazwischen stehenden Materialstege (8) derart verteilt sind, dass die entstehenden Flammen so gleichmässig auf die Seitenflächen der Vertiefungen (2) einerseits und die dazwischen befindlichen Materialstege (8) andererseits einwirken,- dass die in den. Vertiefungen (2) entstehende Temperatur der an der Stegoberfläche, (8) entstehenden annähernd gleich ist.

2. Brennerplabte nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (2) aus
einem Zylinder bestehen, der sich nach der «üb-

-2-309828/04 7 4 -

Strahlungsseite abgekehrten Seite verjüngen kann und auf dessen Boden sich mindestens ein hylinderförmiger Verbrennungskanal- (3) befindet, und dass zentrisch um den Mittelpunkt des Bodens jeder Vertief ung (2) zylindrische Kanäle (4) so angeordnet sind, dass ihre Mittelpunkte (4c) von der kreisförmigen Umfangslinie (2a) des'zylindrischen Teiles der Vertiefungen (2) geschnitten werden und d^® Mündung jedes Verbrennungskanals (4) in zwei/verschiedenen Ebenen liegende Teile (4a, 4b) zerfällt, " von denen der innere (4a) im Boden oder dem konischen

Teil der Vertiefung (2) liegt und von der der Abstrahlungsseite abgekehrten kreisförmigen Schnittkante des zylindrischen Teils der Vertiefung oder dem Boden begrenzt ist, während der andere Teil (4b) darüber auf der Abstrahlungsflache der Brennerplatte (1) liegt.

5- . Brennerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (2) aus einem Zylinder besteht, der nach der der Abstrahlungsseite abgekehrten Seite in einen auf der Spitze stehenden Hohlkegel ausläuft.

4. Brennerplatte nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass um den in der Spitze des Hohlkegels angeordneten Verbrennungskanal (3) gleichmässig sechs geteilte Kanäle (4) gemäss Anspruch 2 angeordnet sind, während zwischen den' einzelnen Vertiefungen (2), genau im Mittelpunkt zwischen je drei in Dreiecksform zueinander stehenden

309828/0474

— 3 —

Vertiefungen (2) ein Kanal (?) gleichen- Durchmessers wie die Verbrennungskanäle (3, 4) angeordnet sind.

5· Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (2) die Form einer Halbkugel hat , die nach ' der Abstrahlungsseite hin in einen Zylinder ausläuft.

6. Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (2) aus zwei Zylindern verschiedener Durchmesser zusammengesetzt ist, deren nach der Abstrahlungsseite zugekehrtes Ende mit oder ohne konische Verengung ausgebildet sein kann.

7» Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Seiten der kegelförmigen Verengung der Vertiefungen (2) im Bereich von 9o bis 18o° liegt, dass die Tiefe der Vertiefungen (2) in einem Bereich von 2 bis 5 Htm liegt, der Durchmesser der Verbrennungskanäle (3 »4, 7) o,5 bis 1,5 mm beträgt und die Anzahl der Verbrennungskanäle (4) 4-8 beträgt.

8. Brennerplatted nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein besonders vorteilhaftes Verhältnis des oberen Durchmessers der Vertiefungen (2) zu seiner Tiefe etwa 4 : 3 ist. ■

- 4 309 82 8 /0Ul4

9. Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Durchmesser der Vertiefung (2) etwa 3 - 5 beträgt.

lo. Brennerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ss die Reihen der Vertiefungen (2) zueinander versetzt angeordnet sind. ■

11. Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (3c, 4c) der. Verbrennungskanäle (3»4) einer Reihe von Vertiefungen (2) auf einer Linie liegen.

12. Brennerplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Steg (8) liegende Verbrennungskanal (7) im . Mittelpunkt eines Dreiecks liegt,' das aus zwei in einer Reihe nebeneinander liegenden Vertiefungen (2) und einer Vertiefung (2) der darauf folgenden Reihe besteht. ·

309828/0474