CN116685806A - 红外辐射发射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体加热红外辐射发射器，包括以至少一个板(14)的外形的至少一个辐射筛网(12)，例如由陶瓷和/或金属制成，该板(14)包括：‑彼此远离的下主表面和上主表面，以及‑从下主表面延伸到上主表面的优选地为中空的多个贯通棱柱(16)，每个棱柱由多边形底部和轴线限定。棱柱(16)彼此并列，使得其多边形底部形成所述板的下主表面和上主表面的至少一部分的平铺。

Description

红外辐射发射器

技术领域

本发明涉及红外辐射发射器领域，特别涉及气体加热发射器。

背景技术

在气体加热红外辐射发射器中使用筛网是已知的。这种筛网面向燃烧器板，通常是穿孔陶瓷板，气体在所述穿孔陶瓷板上燃烧，这种筛网旨在通过气体燃烧来加热以发射红外辐射，同时允许燃烧后的气体通过筛网循环。

因此，这种筛网能够由平行安装在同一平面内并且彼此相距一定距离的陶瓷棒形成。可替代地，这种筛网能够由交叉或编织在一起的金属线的组件形成。

因此，带有这种筛网的发射器长期以来是已知的，并且具有稳定和优化的操作，能够在限制操作异常的同时获得良好的效率。

还存在由泡沫材料或带有开孔的材料形成的筛网。

还已知使用网格材料以形成气体加热红外辐射发射器的筛网。这种网格材料可以被指定为格子结构材料或晶格结构材料。特别地，这种材料具有几何空间组织。因此，这种材料的结构对应于同一几何单元(网格或单元)在三个空间方向上(优选在三个维度上)重复。特别地，这种材料可以具有形成三维网状物中重复的单位单元(或网格或单元)的边缘的结构。

最近已经证明这种网格材料对于替代红外辐射发射器的常规筛网是有吸引力的，特别是由于其效率。在文献WO2017/156440中特别描述了包括这种网格材料作为筛网的红外辐射发射器。

然而，上述筛网的操作并不总是令人满意。特别地，某些筛网可能需要几分钟的热身时间。其它筛网的操作可能不稳定，并可能有意外关闭的风险。最后，其它筛网可能在红外辐射方面具有低于平均水平的性能。

发明内容

本发明旨在解决上述各种技术问题。因此本发明旨在提供一种气体加热红外辐射发射器，其具有短预热时间、与常规发射器相当的操作稳定性以及大于或等于常规发射器效率的效率。特别地，本发明旨在提供一种气体加热红外辐射发射器，其带有由特定结构形成的筛网，该筛网能够实现改进的操作，特别在点火期间。

因此，根据一个方面，提供一种气体加热红外辐射发射器，包括以至少一个板的外形的至少一个辐射筛网(例如由陶瓷和/或金属制成)，该板具有：-彼此远离的下主表面和上主表面，以及

-从下主表面延伸到上主表面的多个贯通棱柱，每个棱柱由多边形底部和轴线限定，

其中，棱柱彼此并列，使得其多边形底部形成所述板的下主表面和上主表面的至少一部分的平铺。

术语“棱柱”是指由(例如一致的，被称为棱柱的多边形底部)两个多边形界定的形状或轮廓，这两个多边形通过平行四边形彼此连接。术语“棱柱的轴线”是指将棱柱的两个多边形底部连接在一起的方向。在棱柱的多边形底部一致且棱柱的轴线垂直于多边形底部的情况下，换句话说，在棱柱垂直于板的主表面而延伸的情况下，多边形底部是棱柱的横截面。

筛网的棱柱是贯通棱柱，换句话说，该多边形底部是开放的，使得棱柱限定通路，特别用于来自发射器的燃烧气体的循环。因此，贯通棱柱是中空的。在其余的描述中，贯通棱柱还可以由术语贯通通道或中空通道来指定，或者由术语贯通管或中空管来指定。

换句话说，所述筛网的板包括多个贯通通道或贯通管，该贯通通道从下主表面延伸到上主表面，并且该贯通通道具有由多边形底部和轴线限定的棱柱几何形状。特别地，贯通通道彼此并列，使得其多边形底部形成板的上主表面和下主表面的至少一部分的平铺。

因此，筛网具有由通道的并列形成的特定结构，优选地彼此平行，其端部的几何形状使得能够平铺筛网的两个主表面的至少一部分。因此获得筛网，其通道或棱柱的贯通表面的总和相对于筛网的总表面以及相对于棱柱的尺寸(dimension)是优化的。筛网的各个通道通过所述通道的壁彼此隔开，换句话说，通过导致材料数量减少的棱柱的平行四边形来彼此隔开。换句话说，通道壁的每个部分形成两个相邻通道的壁的一部分，这两个通道由公共壁的所述部分彼此隔开。

特别地，已经观察到，这种结构(在气体发射器筛网的作用下)能够迅速达到工作温度，同时随着时间的推移具有很高的操作稳定性和耐久性。特别地，这种结构能够在常规筛网的一半时间内或者用更少的时间达到其额定工作温度。

优选地，棱柱底部均为六边形、三角形或方形，并且优选为全部一致。

因此，筛网的表面由同一几何形状或多边形平铺，根据其平铺可以是规则的或可以不是规则的，这取决于多边形是否都是同一尺寸。

在六边形底部的具体情况下，获得带有蜂窝结构的筛网，其中“单元”由贯通棱柱形成。该结构在筛网的表面的至少一部分上延伸，优选地在筛网的整个表面上延伸，并且贯通棱柱使燃烧气体能够通过筛网循环。

对于每个贯通棱柱，轴线可以垂直于该贯通棱柱的一个或多个多边形底部，或者相对于该贯通棱柱的一个或多个多边形底部倾斜。特别地，当板的上表面和下表面，以及贯通棱柱的多边形底部彼此平行时，贯通棱柱的轴线可以垂直于该板的上表面和下表面，或者可以相对于该板的上表面和下表面倾斜。

优选地，下主表面和上主表面彼此平行，棱柱的轴线垂直于该主表面，棱柱的底部是该棱柱的横截面。

在这种情况下，棱柱或通道是垂直于筛网的主表面朝向的。通道或棱柱的底部是其横截面。

优选地，所述至少一个板还包括优选在中心并例如圆形的贯通开口，其尺寸大于贯通棱柱的尺寸，以便便利和加速发射器的点火。

为了提高筛网的性能，特别在稳定性和点火速度方面，所述筛网还可以包括优选在中心的贯通通道，其具有表面积大于形成筛网表面平铺的棱柱的表面积的底部。例如，可以通过使用钻头在平行于筛网的棱柱轴线的方向上刺穿筛网来产生这种通道。然后，这种刺穿能够去除棱柱的某些壁，甚至一个或多个完整的棱柱，以形成带有较大横截面的通道。在实践中，这种通道能够改进筛网的操作，特别是其稳定性和其预热速度。

优选地，所述至少一个板具有大于或等于40％的开口度，优选地大于或等于50％的开口度，更优选地大于或等于60％的开口度，并且在使用中，发射器具有大于或等于50kW/m²的功率，优选地大于或等于100kW/m²的功率，更优选地大于或等于200kW/m²的功率。

根据本发明的结构，对于给定的棱柱尺寸和筛网尺寸，使其可以优化筛网中的棱柱或通道的数量。然后可以获得特别高的筛网板的开口度。

发射器优选地包括以至少一个板的外形的多个筛网，所述以至少一个板的外形的筛网布置在彼此平行的多个平面内(例如两个彼此平行的平面)，并且可选地彼此间隔一定距离布置。

术语“辐射筛网”是指基本在同一平面内延伸的一级元件(诸如条、板或网格)，该平面基本平行于发射器的燃烧器板或燃烧板。

因此，根据本发明的发射器可以包括多级筛网，具有根据本发明的板形成的多个筛网。

筛网优选地包括相邻安装在同一平面内的至少两个板，所述至少两个板在环境温度下被隔热材料隔开，或者所述至少两个板之间有间隙地安装在同一平面内。

筛网可以包括两个或更多个板，并列的棱柱平铺板的至少一部分表面。所述两个或更多个板布置在同一平面内，并在筛网的平面内彼此并列。特别地，板可以由隔热材料隔开，或者可以简单地在筛网的平面内的板之间具有间隙，以便在温度升高时能够膨胀，同时限制恶化的风险。

当发射器包括并排安装的两个燃烧器板(例如两个陶瓷板)时，这种配置特别有利。在这种情况下，筛网能够包括两个带有棱柱的板，棱柱基本上位于面向每个燃烧器板。

所述板优选地由导热材料制成(例如由金属合金或碳化硅或渗入硅的碳化硅或氮化硅制成)，或者由涂有热导体(例如碳化硅，或用渗入硅的碳化硅，或氮化硅)的隔热陶瓷(例如堇青石或氧化铝)制成。

这种材料使其可以在红外辐射方面获得所需的性能，而且在耐温性和寿命方面也可以获得所需的性能。

发射器优选地包括燃烧器板，所述燃烧器板充当燃烧表面，所述以至少一个板的外形的筛网位于所述燃烧器板的燃烧表面侧。

发射器还优选地包括布置在一个或多个平面内的一个或多个附加的筛网(例如由条或金属网格，特别是编织)，所述一个或多个平面平行于所述以至少一个板的外形的筛网，并且可选地布置在与所述以至少一个板的外形的筛网一定距离处。

除了具有带有棱柱的板的筛网外，这种常规筛网可以添加到发射器中。然后将这种筛网定位在一个或多个平行于具有带有棱柱的板的筛网的平面内，并且能够补充具有带有棱柱的板的筛网的性能。

优选地，筛网与燃烧器板的距离，例如至少1毫米，并且优选地至少2毫米。

优选地，每个棱柱具有外形因子(例如沿轴线的尺寸与底部的最大尺寸的比率)大于3，优选地大于10，更优选地大于30。

因此，这样的高长宽比转化为棱柱沿其轴线的尺寸，其比底部的最大尺寸更大，甚至大得多。这特别体现为比现有技术的筛网更厚，或者带有类似的厚度但更小的通道，因此通道数量更多。特别地，这样的高长宽比使得筛网带有更多材料成为可能。因此，这样的筛网能够通过筛网材料的热传导来增加下主表面和上主表面之间的热传导，从而改进效率。

附图说明

【图1】图1是根据现有技术的带有筛网的红外辐射发射器的局部透视图；

【图2】图2是根据本发明的用于红外辐射发射器的筛网的第一实施例的透视示意图；

【图3】图3是配备有图2所示筛网的红外辐射发射器的截面示意图，

【图4】图4是根据本发明的用于红外辐射发射器的筛网的第二实施例的透视示意图。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的气体加热红外辐射发射器1，包括(例如以金属网格或金属编织线的形式的)筛网2。

发射器1包括带有用于待燃烧气体的供应入口6的框架4，以及面向筛网2的内表面布置的燃烧器板8。框架4和燃烧器板8限定内腔，气体经由供应入口6输送进入该内腔。

燃烧器板8可以是例如穿孔陶瓷板，其穿孔旨在允许在发射器1的内腔中的气体离开。在离开穿孔时，气体随后在燃烧器板10的外表面上燃烧，或当存在火焰时在燃烧器板8的燃烧表面上燃烧时，然后加热面向外表面10布置的筛网2。

特别地，如图1所示，燃烧器板8可以包括锯齿状或肋状的外表面10。因此，燃烧器板8可以在外表面10上具有多级燃烧表面(例如两个燃烧表面)。外表面10可以例如包括斜向布置在燃烧器板8的整个表面上的平行肋。

在文献WO2010/003904中特别描述了具有多级燃烧表面的这种燃烧器板8。

图2示意性地示出了根据本发明的筛网12的大体外形。筛网12由贯通通道或棱柱16并列形成的板14而形成，并具有在本发明情况下平行的下主表面18和上主表面20(参见图3)。筛网12的板14可以特别包括导热材料(例如金属合金或碳化硅)。或者，板14可以包括热绝缘陶瓷(例如涂有导热材料(诸如碳化硅)的堇青石或氧化铝)。

更确切地说，筛网12的板14包括多个贯通通道16，该贯通通道从下主表面18延伸到上主表面20。贯通通道16具有由多边形底部和轴线限定的棱柱几何形状，换句话说，在空间中由下多边形底部、与下多边形底部有一定距离的上多边形底部以及将多边形底部的侧面彼此连接的侧壁分隔的几何形状。特别地，各种棱柱的多边形底部形成板14的主上表面和主下表面的至少一部分的平铺。

如图2所示，板14的通道16与六边形底部一致，并且垂直于主上表面20和主下表面18延伸。换句话说，通道16沿垂直于上主表面20和下主表面18的轴线延伸。因此，通道16具有由在板14的主表面18、20的平面内延伸的六边形底部和垂直于主表面18、20的轴线限定的棱柱几何形状。因此，贯通通道16的上六边形底部和下六边形底部是一致的，并且连接六边形底部侧面的壁是矩形，可选地是一致的(见图3)。贯通通道16允许燃烧的气体在燃烧器板8的外表面10循环，但也被其加热并因此发射红外线。

选择贯通通道16的六边形底部，以便能够平铺上主表面20或下主表面18的至少一部分。六边形底部使其可能得获得整体蜂窝结构，其中棱柱彼此并列，使得其底部覆盖上主表面20或下主表面18的所述部分。特别地，贯通通道16的侧壁在两个相邻或邻近的贯通通道16之间是共同的。

然而，六边形底部并不是唯一能够平铺上主表面20或下主表面18的至少一部分的多边形底部。因此，贯通通道16可以具有三角形底部，甚至方形底部，如图4所示。

类似地，还可能设想具有同一形状但不同尺寸的多边形底部的贯通通道16。因此，贯通通道16的多边形底部的尺寸可以根据相对于板14的中心和/或末端的位置而变化，同时保留板14的主表面的至少一部分的平铺。

因此，通过使用并列的贯通通道16使其底部形成板14的主表面的至少一部分的平铺，获得板的特别高开口度，同时保留机械稳定和耐用的结构。因此，根据本发明的板可以具有大于或等于40％的开口度，并且更一般地大于或等于60％，或者大于或等于80％。同时，发射器1可以具有大于或等于50kW/m²的功率，优选地大于或等于100kW/m²的功率，甚至大于或等于200kW/m²的功率。

为了改进操作稳定性，板14还可以包括尺寸大于贯通通道16的尺寸的贯通开口24。贯通开口24可以改进发射器的操作，特别在点火时。

特别地，能够通过刺穿(例如使用钻头)板24产生贯通开口24，导致去除通道16的一些壁。然后可以获得大于通道16的开口24。所述贯通开口24优选地在板14的中心产生。

图3示出了通过图2所示的筛网12的剖面。如图3所示，筛网12的通道16的轴线朝向燃烧的气体的循环方向，换句话说，从燃烧器板8的外表面到筛网12的上主表面20。

在图3中，发射器1仅包括单个筛网12，并且筛网12仅包括单个板14。然而，筛网同样可以包括多个板14，其布置在同一平面内，一个板在另一个板旁边，例如两个相邻的板14，或者四个板14布置在正方形内。这种实施例特别使其可能获得大的表面积的筛网，即使只能以小尺寸制造板14。当发射器1包括多个共面燃烧板8时，也可以优选这种实施例。在这种情况下，筛网12的每个板14可以定位为面向一个且仅面向一个燃烧器板8。

为了限制与热膨胀和/或热冲击相关的恶化风险，可以在筛网12的板14之间提供(例如由隔热材料制成的)分离，或者可以在板14之间提供间隙，以便在板14之间以及它们与筛网14的***轮廓之间留出一点自由。

当筛网包括多个共面板14时，各种板的贯通通道16可以是不同的尺寸或形状(例如一些具有方形底部，另一些具有六边形底部)，否则朝向不同的方向(例如在三角形底部通道的情况下)。

类似地，每个板14的贯通开口24不需要相对于板14居中，相反，可以定位在筛网12的中心区域。

最后，发射器1还可以包括多个筛网，换句话说，彼此平行并平行于燃烧器板8的多级，其能够被加热并发射红外线。因此，根据本发明，各种筛网都可以包括一个或多个带有通道16的板14。特别地，贯通通道16的几何形状和/或其尺寸可以根据筛网与燃烧器板8隔开的距离在各种筛网之间变化。另外，与现有技术的筛网相结合，发射器1可以包括至少一个根据本发明的具有一个或多个板14的筛网，所述一个或多个板具有通道16。

图4示出了本发明的第二实施例。更确切地说，图4示出了筛网12'，其中贯通通道16'是具有方形多边形底部的棱柱。

如图4所示，本发明第二实施例的筛网12'不具有带有蜂窝结构的板14，而是带有网格结构的板14。然而，即使可能提供带有不同尺寸的通道(例如，两倍大)，但是不同通道16'的尺寸彼此保持一致。

与第一实施例的情况一样，可以提供贯通开口24，特别在板14'的中心处。

因此，根据本发明的筛网的特定结构使其可能获得操作特性，特别在发射器的启动时，其优于来自现有技术的发射器，同时保留了长期可靠的廉价筛网。

Claims (11)

1.一种气体加热红外辐射发射器(1)，包括以至少一个板(14)的外形的至少一个辐射筛网(12、12')，所述至少一个辐射筛网(12、12')例如由陶瓷和/或金属制成，所述板(14)包括：

-彼此远离的下主表面(18)和上主表面(20)，以及

-从所述下主表面(18)延伸到所述上主表面(20)的多个贯通棱柱(16、16')，每个棱柱(16、16)由多边形底部和轴线限定，

其特征在于，所述棱柱(16、16')彼此并列，使得其多边形底部形成所述板(14)的所述下主表面(18)和所述上主表面(20)的至少一部分的平铺。

2.根据权利要求1所述的发射器(1)，其中，所述棱柱底部(16、16')均为六边形、三角形或方形，并且优选地全部一致。

3.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，所述下主表面(18)和所述上主表面(20)彼此平行，其中所述棱柱(16、16')的轴线垂直于所述主表面(18、20)，并且其中所述棱柱(16、16')的底部是所述棱柱(16、16')的横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，所述至少一个板(14)还包括：贯通开口(24)，优选地在中心且例如是圆形的，所述贯通开口(24)的尺寸大于所述贯通棱柱(16、16')的尺寸，以便便利和加速所述发射器(1)的点火。

5.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，所述至少一个板(14)具有大于或等于40％的开口度，优选地具有大于或等于50％的开口度，且更优选地具有大于或等于60％的开口度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，包括以至少一个板(14)的外形的多个筛网(12、12')，所述以至少一个板的外形的筛网(12、12')布置在多个彼此平行的平面内，例如两个平面彼此平行，并且可选地彼此间隔一定距离布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，所述筛网(12、12')包括相邻地安装在同一平面内的至少两个板(14)，所述至少两个板(14)在环境温度下被隔热材料隔开，或者所述至少两个板之间有间隙地安装在所述同一平面内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，所述板(14)由导热材料制成，例如由金属合金或碳化硅或渗入硅的碳化硅或氮化硅制成，或者由涂有热导体的隔热陶瓷制成，例如由堇青石或氧化铝制成，所述热导体例如是碳化硅或渗入硅的碳化硅或氮化硅。

9.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，包括燃烧器板(8)，所述燃烧器板(8)充当燃烧表面(10)，所述以至少一个板(14)的外形的筛网(12、12')位于所述燃烧器板(8)的燃烧表面侧(10)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，还包括一个或多个附加的筛网，所述筛网例如由条形或金属网格形成，具体是编织的，所述筛网布置在平行于所述以至少一个板(14)的外形的筛网(12、12')的平面的一个或多个平面内。

11.根据前述权利要求中任一项所述的发射器(1)，其中，每个棱柱(16、16')具有外形因子，例如沿着轴线的尺寸与底部最大尺寸的比值，所述外形因子大于3，优选地大于10，且更优选地大于30。