TW201233953A - Gas fired radiation emitter with embossed screen - Google Patents

Description

201233953 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於氣體加熱輻射發射體的技術領域，氣 體加熱輻射發射體具有燃燒表面及位於燃燒表面的前面的 發熱屏（或輻射屏）。 【先前技術】 氣體加熱紅外線輻射發射體被廣泛地使用於紙漿及紙 工業，用於移動之纖維素腹板上之塗層的乾燥。這些發射 體係已知的：因此，例如，一個此類發射體被敘述於美國 專利號5,820,3 6 1中。 先前技術之氣體加熱紅外線輻射發射體通常包含輻射 (反射、發熱）屏（或“格柵”），其增加發射體之輻射功 率輸出，而同時地保護主要輻射表面免於污染。具有可移 動格柵之發射體之範例被揭露於美國專利號5,820,36 1中 〇 包含輻射燃燒器板與屏的輻射燃燒器也可從例如 US4799879 或 EP0539278 得知。 已知在該領域中使用在輻射屏上之強化十字形構件來 強化輻射屏且增加其使用期。 US 6,514,071敘述了一種氣體加熱紅外線輻射發射體 ，包含燃燒器表面、輻射屏及用以可移動地定位及強化該 屏的在該屏上之框結構。 \ US 5,9 89,0 1 3敘述了一種有孔栅網氣體加熱輻射燃燒 201233953 器板’使用了改善的反射屏。這些屏的目的係用以增加燃 燒器之全部輻射輸出，相對於沒有使用屏且使用相同油氣 流速的燃燒器來說。在一實施例中，反射屏係從陶瓷複合 材料製造，陶瓷複合材料比其金屬製的均等物可承受更高 的操作溫度。在US 5,989,0 13之另一實施例中，反射屏係 成波狀的。波紋增加了剛性，其有助於抵抗潛變與熱致變 形（因爲溫度或熱膨脹係數差異）。作爲增加的益處，已 發現波紋另外增加了燃燒器的輻射效率。在一較佳實施例 中，反射屏係同時成波狀的且從陶瓷複合材料製造。 US 3，122，197揭露一種輻射燃燒器，包含界定腔室之 鑄件，鑄件之一側面具有開孔形成於其中，該側面之其餘 表面界定了圍繞該開孔之平坦邊緣；文氏管（venture tube )，以流體流動關係連接至該腔室之內部，以傳送氣 體及空氣至其。第一平坦的有孔構件覆蓋該開孔，第二彎 曲的有孔燃燒維持構件包括中央部，中央部壓住該開孔與 第一構件之對應部分。中央部被製造來提供許多平行的U 形形成物，其覆蓋該開孔。一些U形形成物之最大部分實 質上具有與第一構件之線接觸。中央部之其餘U形形成物 之彎曲部分正切於間隔於且平行於第一構件之平面的平面 。該等平面之間的距離係大於第一與第二構件之結合厚度 。該揭露包括用以可分開地鉗緊該兩個屏之週邊至該邊緣 的機構。 在輻射氣體燃燒器中已經是共同慣例：將配置成列或 方形之許多穿孔地磚（例如穿孔的陶瓷地磚）結合在一起

S -6- 201233953 ，以提供單一的燃燒器板。個別的穿孔地磚之間的彈性接 頭和剛性接頭一樣係已知的。 US 3,439,996例如有關於輻射氣體燃燒器，由組合的 絕熱穿孔耐火地磚或磚塊所構成。該等地磚藉由耐火的接 合化合物或地磚水泥（其在固化時將地磚結合在一起且將 它們保持於組合的關係，極像磚被灰泥結合在一起一樣） 而肩並肩地被結合。 輻射氣體燃燒器之已知問題係關於輻射屏之有效性與 效率。 【發明內容】 本發明之目的爲：改善氣體加熱輻射發射體之效率。 本發明之一態樣提供一種氣體加熱紅外線輻射發射體 ，包含作用爲燃燒表面的燃燒器板；及位於該燃燒器板之 燃燒側的輻射屏。該輻射屏係浮凸的，提供在該浮凸處之 該燃燒器板與該輻射屏間的多個不同距離，相較於在該輻 射屏的未浮凸部分之該燃燒器板與該輻射屏間的該距離。 具有浮凸所指的是：沿著在平面中之多於一個線性方 向，超出平面的表面的變形。浮凸不同於波狀起伏係在於 :在波狀起伏中，超出平面的表面的變形係僅僅沿著在平 面中之一個線性方向，例如以波浪的形式。 本發明之益處在於：輻射屏中存在的一或多個浮凸增 加了該屏的機械抗性，例如對抗熱變形。因此，其允許剛 性強化機構（例如金屬十字形構件）之節省。 201233953 較佳地，作用爲燃燒表面的燃燒器板包含一個陶瓷板 或多個陶瓷板，例如一或多個穿孔的陶瓷地磚。 在具體實施例中，在一些浮凸處的不同距離係較接近 之距離◊在另外的具體實施例中，在所有浮凸處的不同距 離係較接近之距離。 在其他具體實施例中，在至少一些浮凸處的不同距離 係較大之距離。較佳地，具有較大之距離的該等浮凸係位 於具有比其他區更高溫度之燃燒器板的位置上，例如在燃 燒器板的中間、或包含於燃燒器板中的地磚的中間。此具 有益處：燃燒器板的局部較高溫度被補償，導致輻射屏之 表面之上的較平均溫度，且導致輻射屏之較長的使用期。 在本發明之另一實施例中，燃燒器板包含一個穿孔的 地磚作爲燃燒表面。本發明之一替代態樣提供一種氣體加 熱紅外線輻射發射體，其中燃燒器板包含至少兩個穿孔的 地磚。該等穿孔的地磚係被設置成在一或二方向中相鄰著 彼此，以形成燃燒器板。 在又另一實施例中，輻射屏在燃燒器板之兩個穿孔的 地磚間的至少一接面處係浮凸的。在一較具體實施例中， 在燃燒器板之兩個穿孔的地磚間的至少一接面處的浮凸具 有較接近之距離，其展現一個額外益處。在根據該技藝之 狀態的燃燒器中，兩個穿孔的地磚間的接面係爲燃燒器板 之最冷點；因此，位於此接面之上之輻射屏的部分係處於 比輻射屏之平均溫度更低的溫度，導致較少紅外線輻射能 量被輻射屏發射。根據本發明之此較具體實施例之一或多

S -8 - 201233953 個浮凸局部地減小輻射屏與燃燒器板間的距離。在這些浮 凸處，輻射屏接收較多對流的熱，導致較高的溫度與較多 的紅外線輻射能量被送出。輻射屏亦輻射能量回去給燃燒 器板，在該燃燒器表面與該屏間之較接近距離處相對的有 較多能量被輻射回去給燃燒器表面。燃燒器表面溫度局部 地升高。因此，輻射能量在氣體加熱紅外線輻射燃燒器之 表面之上較係均句的，且氣體加熱紅外線輻射燃燒器之效 率係增加。 如同在具體實施例中，具有較接近距離之在穿孔地碍 接面處的一或多個浮凸的存在係具有一個額外益處。浮凸 與燃燒表面間之較接近距離不會導致輻射屏之較高溫度， 這是在燃燒表面本身之上具有較接近距離的波狀起伏或浮 凸才會有的情況；其將導致輻射屏之波狀起伏或浮凸處的 較高熱負載，因爲該屏對於燃燒表面的接近位置。 在又另一實施例中，輻射屏在燃燒器板之穿孔的地磚 間的所有接面處係浮凸的。 在又另一實施例中，燃燒器板包含兩個處於肩並肩的 穿孔的地磚，且輻射屏在兩個穿孔的地磚間的接面處係浮 凸的。 在本發明之一實施例中，輻射屏爲一金屬柵。 在本發明之又另一實施例中，輻射屏爲一交織的導線 網格》 在一實施例中，燃燒器板中之不同穿孔（且因此燃燒 點）係皆在相同平面中。在另一實施例中，燃燒器板具有 -9- 201233953 多個位準的燃燒表面，分佈於燃燒器板之表面之上。此 施例提供另一優點：氣體加熱輻射發射體之雜訊位準補 低。在一較佳實施例中，燃燒器板具有兩個位準的燃燒 面。在一甚至更佳的實施例中，不同位準的燃燒表面保 均地分佈於燃燒器板之上。 在本發明之一實施例中，浮凸之一橫剖面具有一 V 。在本發明之又另一實施例中，浮凸之一橫剖面具有一 形。 在本發明之另一實施例中，輻射屏在輻射屏之該等 側之至少一者處係被彎曲的（除了該屏被浮凸之外）。 實施例之益處爲：獲得輻射屏之額外剛性加強效果。 在本發明之一實施例中，在燃燒器板之全部表面之 有在燃燒器板與輻射屏間的一空氣間隔。 本發明之另一態樣爲根據本發明之氣體加熱輻射發 體的用途。 在一較佳實施例中，輻射屏係由高抗熱與抗蝕鋼等 製造，例如高階不鏽鋼等級（例如FeCrAl或FeCrAlMo 金鋼等級）、或例如鉻/鎳鋼等級（例如Xl〇CrNiSiN21. 、X9CrNiSiNCe21-ll-2 或 X6CrNiSiNCel9-10;根據 標準之鋼合成物）。 替代地，輻射屏係產生自高抗熱材料，例如陶瓷（ 別是氧化鋁或氧化鋅、鋁鈦酸鹽、氧化矽、金剛砂或多 紅柱石、碳化矽、氮化矽）、或金屬滲入之陶瓷（例如 滲入之碳化矽）。替代地，輻射屏亦可從其他自然的抗 ，實 :減 丨表 :平 形 U 端 此 上 射 級 合 11 EN 特 鋁 矽 熱

S -10- 201233953 材料製造，例如含有超過50%重量比之金屬矽化物的材料 (例如二矽化鉬（M〇Si2 )或二矽化鎢（WSi2 ))。 在一較佳實施例中，輻射燃燒器板包含具有高抗溫及 絕佳機械與熱力特性之陶瓷材料的穿孔的地磚，例如堇青 石或氧化鉻；部分穩定的氧化鉻（PSZ )、氧化鋁、碳化 矽或其他高階技術陶瓷。 【實施方式】 在一示範實施例中，在圖1中之氣體加熱輻射發射體 100包含本體110、用於氣體及空氣的入口 120、氣體分配 板130及燃燒器板140。輻射屏160具有浮凸180。 圖2顯示了根據本發明之具有浮凸22之輻射屏20的 頂視圖。 圖3顯示了在線1-1’之圖2的橫剖面圖。在此橫剖面 圖中，輻射屏30係水平的，且係在離燃燒器板32 —距離 處。 圖4顯示了在線ΙΙ-ΙΓ之圖2的橫剖面圖。在此橫剖 面圖中，輻射屏40係浮凸的，在浮凸處產生了至燃燒器 板42之較低距離。 圖5顯示了在線ΙΙΙ·ΙΙΓ之圖2的橫剖面圖。在此橫 剖面圖中，輻射屏50係浮凸的，在浮凸處產生了至燃燒 器板52之較低距離。 圖6顯示了根據本發明之氣體加熱紅外線輻射發射體 600之替代實施例。輻射屏620與燃燒器板640係固定在 201233953 殻體660中。輻射屏620係浮凸於中央680，且在與殼體 660之固定處690彎曲。 圖7顯示本發明之一實施例，其中燃燒器板710包含 兩個穿孔的地磚720與730。兩個穿孔的地磚720與730 係藉由耐火的接合化合物或地磚水泥740而肩並肩地結合 。輻射屏750係浮凸於兩個地磚720與730間的接頭740 的位置處。 圖8顯示本發明之一實施例，其中燃燒器板810包含 兩個穿孔的地磚820與830。兩個穿孔的地磚820與830 透過嵌件840而肩並肩地結合。輻射屏85 0係浮凸於兩個 地碍820與83 0間的接頭的位置處。嵌件840產生兩個地 磚820與83 0間的彈性接頭。 圖9顯示了根據本發明之氣體加熱紅外線輻射發射體 900之替代實施例。燃燒器板910包含兩個穿孔的地磚 920與930。兩個穿孔的地磚920與930透過嵌件940(形 成接頭95 0 )而肩並肩地結合。輻射屏960與燃燒器板 910係固定在殻體970中。輻射屏960係浮凸於兩個地磚 920與930間的接頭950之上。輻射屏960在與殼體970 之固定處980彎曲。 圖10顯示了具有兩個不同位準之燃燒表面的燃燒器 板1000的示意圖" 圖11顯示了沿著圖2之線ΙΙΙ-ΙΙΓ之浮凸的替代橫剖 面的示意圖，其中浮凸的橫剖面係顯示爲11〇〇。 圖12顯示了沿著圖2之線ΙΙΙ-ΙΙΓ之浮凸的又另一替

S -12- 201233953 代橫剖面的示意圖，其中浮凸的橫剖面係顯示爲1 200。 圖1 3顯示了本發明之另一實施例之橫剖面圖。在 橫剖面圖中，輻射屏1 3 00係浮凸於燃燒器板1 3 02之中 區，在浮凸處產生了至燃燒器板1302之較大距離。 圖1 4顯示了根據本發明之氣體加熱紅外線輻射發 體1400之又一替代實施例。燃燒器板1410包含兩個穿 的地磚1420與1430。兩個穿孔的地磚1420與1430透 嵌件1 4 4 0 (形成接頭1 4 5 0 )而肩並肩地結合。輻射 1 460與燃燒器板1410係固定在殼體1 470中。輻射 1460係浮凸於穿孔的地磚1420與1430的中央區中，在 凸處提供了至燃燒器板之較大距離。輻射屏1 460係固 在1 480處而進入殼體1 470中。 在一實施例中，在輻射屏中之浮凸係沿著其最長長 在從輻射屏之側邊4至30 mm之範圍中的距離處終止。 一更佳實施例中，在輻射屏中之浮凸係沿著其最長長度 從輻射屏之側邊5至20 mm之範圍中的距離處終止。在 甚至更佳實施例中，在輻射屏中之浮凸係沿著其最長長 在從輻射屏之側邊5至l〇mm之範圍中的距離處終止。 在一實施例中，浮凸係爲V形，“V”的腳具有50 130度之間的夾角。在一較佳實施例中，“V”的腳具有 與120度之間的夾角。在一更佳實施例中，“V”的腳具 7 5與1 0 5度之間的夾角。 在本發明之一實施例中，輻射屏之平坦部分至燃燒 面的距離係在5-20 mm之範圍內。在一更佳實施例中， 此 央 射 孔 過 屏 屏 浮 定 度 在 在 度 與 60 有 表 輻 -13- 201233953 射屏之平坦部分至燃燒表面的距離係在7-17 mm之範圍內 。在本發明之另一實施例中，輻射屏之平坦部分至燃燒表 面的距離係在10-15 mm之範圍內。 在本發明之一實施例中，具有至輻射屏之平坦部分之 較接近距離的浮凸的深度在其最深點處係在6-15 mm之範 圍中。在一較佳實施例中，具有至輻射屏之平坦部分之較 接近距離的浮凸的深度在其最深點處係在6-12 mm之範圍 中。在一更佳實施例中，具有至輻射屏之平坦部分之較接 近距離的浮凸的深度在其最深點處係在7-10 mm之範圍中 〇 在本發明之一實施例中，具有較接近距離之浮凸的最 深點與燃燒表面之間的間隔係在2-8 mm之範圍中。在一 較佳實施例中，具有較接近距離之浮凸的最深點與燃燒表 面之間的間隔係在2-5 mm之範圍中。 【圖式簡單說明】 本發明之範例實施例在此之前係參照所附圖式來敘述 ，其中 圖1顯示了根據本發明之氣體加熱紅外線輻射發射體 的示意圖。 圖2顯示了輻射屏中之浮凸之範例的示意圖。 圖3顯示了沿著圖2之線1-1’的橫剖面的示意圖。 圖4顯示了沿著圖2之線ΙΙ-ΙΓ的橫剖面的示意圖。 圖5顯示了沿著圖2之線111 · 111 ’的橫剖面的示意圖 201233953 圖6顯示了本發明之替代實施例的示意圖。 圖7顯示了本發明之實施例（包含兩個地磚於燃燒器 表面中）的示意圖。 圖8顯示了本發明之替代實施例（包含兩個地磚於燃 燒器表面中）的示意圖。 圖9顯示了本發明之又一替代實施例（包含兩個地碍 於燃燒器表面中）的示意圖。 圖10顯示了具有兩個不同位準之燃燒表面的燃燒器 板的示意圖》 圖11顯示了沿著圖2之線III-ΙΙΓ之浮凸的替代橫剖 面的示意圖。 圖12顯示了沿著圖2之線ΙΙΙ-ΙΙΓ之浮凸的又另一替 代橫剖面的示意圖 圖13顯示了本發明之另一實施例的示意圖。 圖14顯示了本發明之另一實施例的示意圖。 【主要元件符號說明】 :氣體加熱輻射發射體 110 :本體 120 :入口 1 3 0 :氣體分配板 140 :燃燒器板 160 :輻射屏 -15- 201233953 1 80 :浮凸 2 0 :輻射屏 22 :浮凸 3 0 :輻射屏 3 2 :燃燒器板 4 0 :輻射屏 42 :燃燒器板 5 0 :輻射屏 52 :燃燒器板 600 :氣體加熱紅外線輻射發射體 6 2 0 :輻射屏 640 :燃燒器板 660 :殼體 680 :中央 690 :固定處 7 1 0 :燃燒器板 720 ' 730 ：地磚 7 4 0 :接頭 7 5 0 :輻射屏 8 1 0 :燃燒器板 820、 830 ：地磚 840 :嵌件 8 5 0 :輻射屏 900 :氣體加熱紅外線輻射發射體

S -16- 201233953 9 1 0 :燃燒器板 920 ' 930 ：地磚 940 :嵌件 950 :接頭 9 6 0 :輻射屏 970 :殼體 980 :固定處 1 000 :燃燒器板 1100 :浮凸的橫剖面 1 200 :浮凸的橫剖面 1 3 0 0 :輻射屏 1 3 02 :燃燒器板 1 400 :氣體加熱紅外線輻射發射體 1 4 1 0 :燃燒器板 1420、 1430 ：地碍 1440 :嵌件 1 4 5 0 ·接頭 1 4 6 0 : |§ 射屏 1 470 :殼體 -17-

Claims (1)

1. 201233953 七、申請專利範圍： 1·—種氣體加熱紅外線輻射發射體，包含： 燃燒器板’該燃燒器板作用爲燃燒表面；以及 輻射屏’位於該燃燒器板之燃燒側； 其中’該輻射屏係浮凸的，提供在該浮凸處或該等浮 凸處之該燃燒器板與該輻射屏間的多個相較於在該輻射屏 的未浮凸部分之該燃燒器板與該輻射屏間的該距離爲不同 之距離。 2.根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，該等不同距離係較接近之距離。 3 .根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，該輻射屏包含許多浮凸，且該等不同距離在 該等浮凸之一些浮凸處係較接近之距離且在該等其他浮凸 之一些浮凸處係較大之距離。 4.根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，在該等浮凸之至少一些浮凸處，該燃燒器板 與該輻射屏間的該等距離係大於在該輻射屏的該未浮凸部 分之該燃燒器板與該輻射屏間的該距離。 5 .根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，該燃燒器板包含一陶瓷板或多個陶瓷板。 6.根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，該燃燒器板包含至少兩個穿孔的地磚。 7 .根據申請專利範圍第6項之氣體加熱紅外線輻射發 射體，其中，該輻射屏在該燃燒器板之兩個穿孔的地磚間 -18- S 201233953 的至少一接面處係浮凸的。 8. 根據甲請專利範圍第7項之氣體加熱紅外線輻射發 射體’其中’該輻射屏在該燃燒器板之穿孔的地磚間的所 有接面處係浮凸的。 9. 根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射發 射體’其中，該燃燒器板包含兩個處於肩並肩的穿孔的地 磚’且其中，該輻射屏在該兩個穿孔的地磚間的接面處係 浮凸的。 1〇·根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射 發射體’其中，該輻射屏爲一金屬栅或一交織的導線網格 〇 11 _根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射 發射體，其中，該燃燒器板具有多個階層的燃燒表面，分 佈於該燃燒器板之該表面之上。 12.根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射 發射體’其中，該浮凸之一橫剖面具有一 V形或一 U形 〇 1 3 .根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射 發射體，其中，該輻射屏在該輻射屏之該等端側之至少一 者處係彎曲的。 14.根據申請專利範圍第1項之氣體加熱紅外線輻射 發射體，其中，在該燃燒器板之全部表面之上有在該燃燒 器板與該輻射屏間的一空氣間隔。 1 5 .如同申請專利範圍第1項中所述之該氣體加熱輻 -19- 201233953 射發射體的用途。 S -20-