DE1404585A1

DE1404585A1 - Strahlungsplatte fuer Gasbrenner

Info

Publication number: DE1404585A1
Application number: DE19611404585
Authority: DE
Inventors: Lherault Jean D; J Morgand Joseph M; R Lepage Louis P
Original assignee: Antargaz Distribution de Gaz SA
Current assignee: Antargaz Distribution de Gaz SA
Priority date: 1960-09-27
Filing date: 1961-09-26
Publication date: 1969-07-03
Also published as: ES270753A1; MC325A1; AT241756B; CH381833A; DK108266C; BE608280A; FR1283179A; US3258058A; SE219976C1; GB916831A

Description

ANTARGAZ SOCIETE ANONYME DE DISTRIBUTION DE GAZ

IIQUIDES DE PETROLE,

20, rue Washington, PARIS, Frankreich.

Strahlungsplatte für Gasbrenner.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Gasbrennern, bei welchen die potentielle wärmeerzeugende Energie eines gasförmigen Brennstoffes zum größeren Teil in strahlende Energie umgewandelt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Ausbildung von Strahlungsplatten aus feuerfestem Material, welche die wirksamen Elemente der Brenner bilden sollen.

Es ist bereits seit längerer Zeit bekannt, daß man infrarote und andere Strahlungen unter Verwendung von gasförmigen Brennstoffen erzeugen kann, wie z.B. von Erdgas, Leuchtgas oder Druckgas in Flaschen, wie Propan und Butan, u.zw. indem das aus dem gasförmigen Brennstoff und Luft gebildete brennbare Gemisch auf eine Vielzahl von engen rohrförmigen Öffnungen verteilt wird, die durch eine Platte aus feuerfestem und schlecht wärmeleitenden Material hindurchgehen, z.B. durch eine gelochte Platte aus gebranntem Ton von geringer Wärmeleitfähigkeit. Alle auf diese Weise erhaltenen kleinen Gas- ■ strahlen werden bei ihrem Austritt aus den Öffnungen verbrannt, wodurch sie die Außenseite der Platte auf Weißglut erhitzen.

Die Leistung der nach diesem Prinzip wirkenden Gasbrenner ist in bekannter Weise abhängig:

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1. von der den Brennern zugeführten Energie, d.h. von ihrem Brennstoffverbrauch, der durch den Druckverlust begrenzt ist, den das gasförmige Gemisch beim Durchgang durch die Platte oder die Platten erfährt,

Strahlung

2. von dem Bruchteil der verbrauchten Energie, der in/umgewandelt wird und der selbst abhängig ist von der Oberfläche der Strahlungsfläche und von der von derselben erreichten Temperatur.

Die Werte dieser Faktoren sind weitgehend von der Form ) abhängig, die den Platten gegeben wird, welche die wirksamen Elemente der Brenner bilden.

Die Leistungen der bekannten Brenner werden erheblich durch den erhöhten Wert des Druckes begrenzt, der erforderlich ist, um den Durchgang des gasförmigen Gemisches durch die Platte zu gewährleisten. Dieser Faktor ist von besonderer Wichtigkeit, insbesondere in dem häufigen Fall, daß - um den Sicherheitsvorschriften zu genügen - eine vollständige Verbrennung des Gemisches auf der Auslaßseite der Platten erfolgen muß, um das Vorhandensein von Kohlenstoffoxyd in den Verbrennungsgasen zu vermeiden.

In diesem Fall muß dem gasförmigen Brennstoff eine beträchtliche Luftmenge beigemischt werden, wodurch für einen bestimmter Brennstoffverbrauch das Volumen des Gemisches zunimmt, das in den Brenner eingeführt werden und durch die Platten hindurchgehen muß. Diese Zunahme des Volumens erfordert eine Erhöhung des Druckes, um den Durchgang des Gemisches durch die Platten zu gewährleisten. Dies kann aber auch praktisch undurchführbar sein, weil der gasförmige Brennstoff im allgemeinen mit einem sehr geringen Druck zugeführt wird. Wenn in dem Gemisch eine große Luftmenge enthalten sein muß, um die vollständige Verbrennung zu gewährleisten, verhindert die Beschränkung der Zuführungsmenge gewöhnlich die Erzielung einer erhöhten Strahlungsleistung.

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ils ist offensichtlich, daß diese weitgehende Abhängigkeit behoben würde, wenn man den Druckverlust verringern könnte, den das gasförmige Gemisch beim Durchgang durch die Platten des Brenners erfeigi, d.ho wenn man den Überdruck verringern könnte, der für die gewünschte große Zuführungsmenge erforderlich ist, auch wenn das Gemisch die große Luftmenge enthält, die zur Erzielung der vollständigen Verbrennung notwendig ist.

Die Möglichkeiten der Verringerung des Druckverlustes waren jedoch bisher durch bestimmte physikalische Merkmale der bekannten Vorrichtungen beschränkt. Es wird am häufigsten versucht, den gesamten Durchgangsquerschnitt der Durchlässe so weit als möglich und in gleichmäßiger Weise zu vergrößern, indem beispielsweise die Zahl der Öffnungen in der Platte vervielfacht und der Querschnitt jeder Öffnung auf das Höchstmaß vergrößert wird, das mit der Art des betreffenden Brennstoffes und mit der Betriebstemperatur vereinbar ist. Der Querschnitt der Öffnungen kann jedoch einen Maximalwert nicht überschreiten, da sonst die Gefahr des Zurückschiagens der Flammen nach der Rückseite der Platte besteht. Außerdem ist die Anzahl der Durchlässe durch die Notwendigkeit beschränkt, zwischen denselben eine genügende Dicke des feuerfesten Materials zu lassen, damit die Durchlässe voneinander getrennt sind und um der Platte eine ausreichende mechanische festigkeit zu geben.

Die Erfindung bezweckt daher, für die Gasbrenner verbesserte Strahlungsplatten auszubilden, welche die gewünschte mechanische Festigkeit, dabei aber einen beträchtlich verringerten Druckverlust aufweisen und welche infolgedessen eine erhebliche Verbesserung der Leistungen der Brenner ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine verbesserte Konstruktion der Brennerplatten, welche für einen bestimmten gasförmigen Brennstoff und für eine bestimmte Abmessung des Brenners ermöglicht, den Brennstoffverbrauch so zu steigern, daß der Grad der Umwandlung der zugeführten Energie in Strahlungsenergie

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den Höchstwerten naheliegende Werte erreicht» welche mit den Erwägungen der praktischen Verwertung und Sicherheit vereinbar sind.

Die Erfindung beruht insbesondere auf der Beobachtung von bestimmten physikalischen Erscheinungen, welche beim Betrieb von gelochten feuerfesten Platten von der Art auftreten, die in Strahlungsbrennern verwendet wird. Ss ist zwar richtig, daß der Widerstand gegen die Strömung des gasförmigen Gemische durch die in einer Platte ausgesparten zylindrischen Durchlässe proportional zur Länge dieser Durchlässe zunimmt, wenn die Platte kalt ist. Es wurde jedoch festgestellt, daß dieses Gesetz nicht mehr genau gültig ist, wenn das Gemisch verbrannt wird. Wenn die Verbrennung auf der Vorderseite der Platte erfolgt, nimmt die Temperatur des Gemisches bei seinem Durchgang durch den Durchlaß rasch zu. Diese Temperaturzunähme bewirkt eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit. Gleichzeitig nimmt aber auch die Viskosität des Gemisches zu. Es wurde festgestellt, daß die relative Zunahme der Viskosität größer ist als die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit, u.zw. derart, daß der Druckverlust oder die Zunahme des Widerstandes gegen die Strömung auf dem letzten Abschnitt des Durchganges des Gemisches durch die Durchlässe bis zu der Stelle, wo das Gemisch entzündet wird, einen Wert hat, der mehrfach größer ist, als auf einem gleichen Abschnitt zu Beginn des Durchganges.

Gemäß der Erfindung wird diese Erscheinung ausgenützt, indem gelochte.j Platten aus feuerfestem und wärmeundurchläesigem Material hergestellt werden, in welchem zur Verteilung des brennbaren gasförmigen Gemisches Durchlässt auegebildet sind, die an dem auf der Vorderseite der Platt· mündenden Ende eine Erweiterung aufweisen, welche die Strömung erleichtert. Die auf diese Weise erhaltenen Durchlässe haben daher an ihrem Einlaß und an ihrem Auslaß eine verschiedene Form und ver- «ohiedene Merkmale der Beschränkung der Strömung·

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Me Einlasse haben die For? von getrennten öffnungen mit irgendeinem passenden Querschnitt, der geeignet ist, die Verteilung des verhältnismäßig frischen gasförmigen Gemisches im Inneren der Platte zu gewährleisten, und der aber gleichzeitig der Platte die gewünschte mechanische Festigkeit bewahrt. Dies· Öffnungen treten in die Platte gewöhnlich von der hinteren Seite ein und sind über die ganze Sicke der Platte von nicht unterbrochenen Teilen des feuerfesten Materials derselben umgeben und durch dieselben voneinander getrennt, welche der Platte die erforderliche mechanische Festigkeit verleihen.

Sie Auslässe der Durchlässe haben die Form von Schlitzen oder Nuten, die in der Vorderseite der Platte ausgespart sind. Jeder dieser Schlitze verbindet die Auslässe mehrerer Durchlässe miteinander und mit der Vorderseite der Platte, so daß das gasförmige Gemisch bei seinem Durchgang durch die Zone des maximalen Temperatur- und Viskositätsgradienten eine erhöhte Durchgangsfreiheit findet. Alle Schlitze sind jedoch enger als die Durchlässe und ihre Breite ist nur dadurch begrenzt, daß das hindurchgehende Gemisch eine Geschwindigkeit behält, die groß genug ist, um ein Zurückschlagen der Flammen zu verhindern.

Es wurde festgestellt, daß es auf diese Weise möglich ist, den Überdruck beträchtlich herabzusetzen, der erforderlich ist, um im Betrieb die Strömung eines Gas-Luft-Gemisch.es von bestimmter Zusammensetzung durch eine Platte von bestimmten Abmessungen zu gewährleisten. Die mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Platten versehenen Brenner können daher mit einer erhöhten Energiezufuhr und infolgedessen mit einer größeren . Strahlungsenergie betrieben werden, als solche Brenner, welche diese Verbesserung nicht aufweisen·- Außerdem bleibt ihre Leistung erhöht, wenn das zugeführte brennbare Gemisch eine Luftmenge enthält, die ausreicht, um die vollständige Ver-

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brennung des gasförmigen Brennstoffes zu gewährleisten. Die Erfindung ermöglicht daher, daß ohne Gefahr jede Vorrichtung entbehrlich wird, welche der Vorderseite der Platte zusätzliche Verbrennungeluft zuführt, um das Vorhandenaein von Kohlenstoffoxyd in den Verbrennungsgasen zu verhindern. Es wurde festgestellt, daß bei Gleichheit der anderen Faktoren der Druckverlust beim Durchgang durch einen Auslaßschlitz mit einem, bestimmten Durchgangsquerschnitt und einer Breite, die klein genug ist, um das Zurückschlagen der Flammen zu verhindern, wesentlich geringer ist als der Druckverlust beim Durchgang durch mehrere rohrförmige öffnungen, die beliebige Form, den gleichen gesamten Durchgangsquerschnitt und ebenfalls eine beschränkte Breite aufweisen, um das Zurüokschlagen der Flammen zu verhindern, ^s wurde außerdem festgestellt, daß es möglich ist, den Druckverlust beim Durchgang durch einen solchen Schlitz noch mehr zu verringern, wenn diese** so angeordnet wird, daß er durch eine Beihe von mehreren rohrförmigen Öffnungen derart geschnitten wird, daß diese Öffnungen von irgendwelcher Art an längs des Schlitzes verteilten Stellen Erweiterungen bilden, welche durch den Schlitz in der Querrichtung bis zur Auslaßkante desselben hindurchgehen.

Obwohl die Grenzbreite, oberhalb welcher ein Zurüokschlagen der Flammen erfolgt, für eine rohrförmige Öffnung, z.B. von kreisförmigem Querschnitt, viel größer ist als für einen Schlitz, wurde festgestellt, daß die Grenzabmessungen fast die gleichen bleiben für Schlitze, die von einer Beihe von rohrförmigen öffnungen geschnitten werden, wie z.B. von den Endteilen der zylindrischen Durchlässe, welche quer zur Platte gebohrt sind. Die Grenzbreite kann beispielsweise, je nach der Zusammensetzung des Gemisches, im ersten Fall 1 - 3,2 mm und im zweiten Fall 0,5 - 1»6 mm betragen. Bei einer solchen Ausführungsform können daher die den Schlitz überschneidenden öffnungen die gleiche Breite aufweisen wie öffnungen, die nicht von einem Schlitz überschnitten werden, ohne daß die Gefahr des Zurückschiagens der Flammen besteht.

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Die Strahlungeplatten von Brennern, die nach den vorstehend angegebenen Prinzipien zwecks Erzielung verbesserter Leistungen ausgebildet sind, können in verschiedenen Formen hergestellt werden und aus verschiedenen feuerfesten und wärmeundurohlässigen Materialien bestehen.

Bei bestimmten Ausführungsformen besteht der Einlaß der Gasdurchlässe aus einer rohrförmigen Öffnung. Jede Öffnung ist von der benachbarten Öffnung durch eine Wandstärke des feuerfesten Materials getrennt und hat auf der an die kalte Seite der Platte angrenzenden Seite einen größeren Querschnitt als an der Übergangsstelle zum Schlitz. In diesem Pail sind die Abmessungen und Formen des Einlasses, sowie der gesamte^ Strömungsquerschnitt, welche die Verteilung des gasförmigen Gemisches bewirken, nur durch Erwägungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit begrenzt und können nach Belieben derart ausgewählt werden, daß sie diesen Bedingungen genügen und die gewünschte Freiheit des Durchganges für die gasförmige Strömung gewährleisten·

Bei den besonders interessanten Ausführungsformen der Erfindung bestehen die Einlasse der Durchlässe aus einer Vielzahl von getrennten rohrförmigen kreisförmigen Öffnungen, die irgendeinen gewünschten Durchmesser oder mehrere verschiedene Durchmesser aufweisen, welche mit der mechanischen Festigkeit der Platten vereinbar sind. Die Reihen der Öffnungen sind an ihrem Auslaßende mit kontinuierlichen Schlitzen der oben beschrieben« Art verbunden.

Bei einer anderen Ausführungsform, welche den Druckverlust beim Durchgang durch die Platte noch mehr verringert, weisen die Einlaßöffnungen zylindrische Endteile auf oder sind mit diesen Verbunden, die von den Schlitzen überschnitten werden, durch welche sie bis zur Auslaßkante derselben hindurchgehen· Diese Endteile haben eine begrenzte Breite, deren Wert je nach der Zusammensetzung dee Gemische· nicht größer ist als 1-2,5 mm, um das Zurückschlagen der Flammen zu verhindern.

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Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung wurde festgestellt, daß die von den Brennern der beschriebenen Art ausgestrahlte Energie noch vergrößert werden kann, wenn die Vorderseite der Platten in dieselben ausgebildete Kanäle aufweist, die bis zum Auslaß der Durchlässe reichen. Diese Kanäle sind breiter als der Auslaß der Durchlässe und ihre Breite ist so groß, daß sich die in dieselben eintretenden Gasstrahlen plötzlich entspannen und in diesen Kanälen entzünden.

Diese Flammenkanäle sind längs der Auslaßschlitze ausgebildet und haben praktisch die gleiche Länge wie dieselben. Ihr senkrechter Querschnitt ist vorzugsweise nahezu rechteckig und bei einer bevorzugten AusfUhrungsform ist ihre liefe wenigstens so groß wie ihre Breite, die nicht mehr als ungefähr 2,5 mm beträgt. Ihre Breite beträgt meist ungefähr 1,2 - 1,8 mm.

Die in diesen Kanälen entstehenden Flammen brennen in Berührung mit den Wänden derselben, angrenzend an die Strahlungefläche der Platte, wobei sie dieselbe auf intensive Weißglut erhitzen, die Gesamtverbrennung des Brenners erhöhen und einen erhöhten Wirkungsgrad der Wärmeabsorption der Oberfläche der Platte bewirken, auch bei Geschwindigkeitssohwankungen der in die Kanäle eintretenden gasförmigen Strahlen. Die Kanäle vergrößern daher die durch den Brenner ausgestrahlte Energie, einerseits durch Erhöhung der Temperatur der Strahlungefläche und andererseits durch Vergrößerung der wirksamen Strahlungsfläche.

Wenn man Kanäle dieser Art längs der Auslaßechlitze der verbesserten Platte anordnet, ist die Anzahl der Kanäle, die angeordnet werden kann, begrenzt. Wenn man in der Platte die größtmögliche Anzahl von Durchlässen ausgebildet hat, die in die Auslaßeohlitze münden, ist der für die. Strahlungefläche verfügbar bleibende Raum im allgemeinen nicht mehr ausreichend, um für jeden der Äuslaßschlitze einen getrennten Kanal anzuordnen. Es bleibt dann zu wenig Platz für die an die Flammenkanäle angrenzenden Scheidewände.

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Han kann diese Beschränkung jedoch vermeiden, indem man zwischen benachbarten Kanälen Scheidewände von erhöhter Dicke anordnet, in welchen Durchlässe ausgebildet werden, die das gasförmige Gemisoh zur Vorderseite dieser Scheidewände, statt in die Kanäle selbst führen. Um die mechanische Festigkeit zu verbessern, kann man die Durchlässe in den Soheidewänden in Form von Reihen ausbilden, z.B. von zylindrischen öffnungen, deren Durohmesser (je naoh der Zusammensetzung des Gemische) nicht größer 1st als 0,1 mm. Diese öffnungen gehen duroh die ganze Dicke der Platte hindurch und sind abweohselnd mit den in die Kanäle mündenden Gasdurohlässen angeordnet, um zwischen den Scheidewänden eine ununterbrochene Verbindung zu lassen.

Wie bereits erwähnt, können die Strahlungsplatten gemäß der Erfindung aus verschiedenen feuerfesten und wärmeundurchlässigen Materialien bestehen, deren Zusammensetzung derart

ausgebildet werden kann, daß sie den ganzen Platten die gewünschten Eigenschaften verleihen, insbesondere hinsiohtlich ihrer mechanischen Festigkeit, ihrer Dauerhaftigkeit, ihrer leistung im Betrieb und ihrer Wärmeleitfähigkeit.

Je geringer die Wärmeleitfähigkeit des Materials ist, umsomehr kann die Dicke der Platten für eine bestimmte Betriebstemperatur herabgesetzt werden, ohne daß für die kalte Seite der Platte die Gefahr besteht, daß sie eine Temperatur erreicht, welohe die Entzündung des Gemisches bewirkt oder welch· duroh Leitfähigkeit, Konvektion oder Strahlung einen übermäßigen Kalorienverlust mit sich bringe»·.

Im übrigen wurde festgestellt, daß die mechanische Festigkeit eines keramisohen Materials im allgemeinen gleichzeitig mit seiner Wärmeleitfähigkeit abnimmt, und daß die energetische Kapazität der Platt· (d.h. di· Gasmenge, die durch dieselbe hindurchgehen oder auch die Energie, die sie ausstrahlen kann) nicht wesentlich verringert wird, wenn die Dicke der Platte zunimmt. Es ist infolgedessen gemäß der Erfindung möglich, Platten herzustellen, welche eine beträchtlich erhöht« Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen, sowie gleichzeitig «in·

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starke Strahlungskapazität, wenn man diesen Platten eine Dicke gibt, die größer ist als diejenige, die erforderlich ist, um eine übermäßige Erhitzung ihrer hinteren Oberfläche zu vermeiden, und wenn man diese Platten aus gebrannten keramischen Materialien oder anderen feuerfesten, wärmeundurohlässigen Materialien herstellt, die eine geringere innere Porosität und demgemäß eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sowie eine viel größere Festigkeit und Dauerhaftigkeit, als mit einer Platte aus keramischem Material erzielbar wäre, welches die für die Verhinderung einer Überhitzung der hinteren Oberfläche erforderliohe minimale Dicke aufweist.

Die mit den Strahlungsplatten gemäß der Erfindung versehenen Brenner weisen einen viel höheren Wirkungsgrad der Strahlung auf als jene Brenner, die mit den üblichen Platten versehen sind.

Dieser Wirkungsgrad kann nooh gesteigert werden, wenn man in einem bestimmten Abstand, a.B. von 6-12 mm, von der Vorderseite der Strahlungsfläohe einen gelochten oder geflochtenen Schirm aus entsprechendem hitzebeständigen Metall oder einem anderen feuerfesten Material anordnet, dessen öffnungen die flammen nicht absperren, sondern auf dem Schirm halten· Dieser Sohirm oder dieses Gritter, sowie die Strahlungsfläche der Platte werden daher durch die Flammen und die Verbrennungsgasβ auf Weißglut gebracht und der Schirm seinerseits, der auf die Platte zurückstrahlt, erhöht die Temperatur und demgemäß die Strahlung derselben, wobei gleichzeitig durch die von der anderen Seite des Sohirms ausgehende Strahlung die von der Platte herkommende und durch die loohungen des Schirms hindurohgehende Strahlung verstärkt wird·

Die vorstehend beschrieben« Vorrichtung liefert ausgezeichnete Ergebnisse, wenn der Schira genügend nahe der Platte angeordnet wird und seine Loohungen ungefähr 25 - 60J* der Gesamtflach· einnehmen. Ein derart ausgebildeter Brenner, der mit

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einer oder mehreren Platten gemäß der Erfindung versehen ist, wirkt mit voller Sicherheit, ohne daß der heißen Seite der Platte Sekundärluft zugeführt wird· Infolge der Verringerung des beim Durchgang durch die Platte sich ergebenden Druokverlusts, kann die Gesamtmenge der Luft, die zur vollständigen und daher hygienischen Verbrennung des Brennstoffes erforderlich ist, durch den Misoher geliefert werden, der die Mischkammer des Brenners und demnach die Platte speist, während die Verteilungsmenge des Brennstoffs genügend hoch gehalten werden kann, um einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten· Da die Sekundärluft entbehrlich ist, wird dieser Wirkungsgrad noch gesteigert, weil jede Zuführung von Sekundärluft eine Herabsetzung der Betriebetemperatur der Platte, der (rase und des Schirms mit sich bringt·

In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Anmeldungsgegenstandes dargestellt.

Pig. 1 zeigt im Grundriß eine teilweise Ansicht eines Strahlungsbrenners gemäß der Erfindung, wobei ein Teil des äußeren Schirmes oder Gitters weggebroohen ist·

Fig· 2 zeigt einen vereinfachten teilweisen Schnitt.

Fig. 3 zeigt schaubildlich in größerem Maßstab und im Schnitt eine Ausführungsform der verbesserten Strahlungsplatte·

Fig. 4 ist eine analoge Ansicht einer anderen Ausführungsform. Fig. 4a zeigt in größerem Maßstab einen feil der Fig. 4.

Die Fig. 5-9 zeigen weitere beispielsweise Ausführungsformen der Strahlungeplatte gemäß der Erfindung·

Fig. 10 zeigt in größerem Maßstab im Axialeohnitt eine Gaseinspritzdüse, die insbesondere für einen in Form eines Venturirohres ausgebildeten Mischer bestimmt ist, welcher die Bildung gasförmiger Gemische ermöglicht, welche am Einlaß eines Brenners gemäß der Erfindung einen besondere hohen Luftgehalt aufweist.⁸¹⁸09827/0009 . _eAD ORIGINAL

Die Pig. 1 und 2 zeigen die allgemeine Ausbildung eines für die Anwendung der Erfindung geeigneten Strahlungebrenners. In einem Gehäuse 10 ist eine Verteilerkammer 12 ausgespart, welche vorne duroh eine gelochte Platte 14 aus keramischem Material begrenzt ist. Die Platte ruht auf Randleisten 11 auf, die an den Seitenwänden des Gehäuses befestigt sind. Die Platte 14 besteht vorzugsweise aus mehreren getrennten Elementen, die nebeneinander angeordnet werden, bis die gewünschte Abmessung erreicht ist· Die gesamte freiliegende Oberfläche kann beispielsweise 2,7 dm betragen.

Ein Schirm 16 aus geflochtenem Metalldraht, beispielsweise aus einer Niokel-Chromlegierung oder aus einem anderen feuerfesten Metall, ist in einem Abstand (z.B. von 9 mm) von der Vorderseite 15 der Platte aus keramischem Material angeordnet. Die Ränder des Schirmes sind auf die Oberseite eines rechteckigen Zwischenrahmens 17 aus feuerfestem Material aufgelegt, der selbst auf der Vorderseite 11a der Randleisten 11 auf ruht. Der Schirm wird durch Randleisten 18 an seinem Platz gehalten, die an einer vorderen Verlängerung 19 des Gehäuses ausgebildet sind·

Das brennbare Gemisch wird erzeugt, indem beispielsweise der gasförmige Brennstoff aus einer Zuführungsleitung 20 durch eine Einspritzdüse 21 in das Mundstück eines Venturirohres eingespritzt wird, das den Mischer bildet und das in eine Mischkammer 24 im hinteren Teil des Gehäuses mündet. Der durch die Düse 21 in das Venturirohr 22 eingespritzte Gasstrahl saugt Verbrennungsluft an· Das sich ergebende Gemisch gelangt aus der Mischkammer 24 in die Verteilerkammer 12 und geht in Form einer Vielzahl kleiner Strahlen duroh die in der Platte 14 ausgebildeten Durchlässe hindurch, um auf der Vorderseite 15 derselben sowie im Inneren des duroh den Schirm 16 und den Rahmen 17 begrenzten Verbrennungsraumes verbrannt zu werden«

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3 zeigt in größerem Maßstab eine beispielsweise Ausführungsform einer Platte HA gemäß der Erfindung. Biese weist einen geloohten Hauptteil 39 mit einer Dicke von beispielsweise H mm auf, der aus feuerfestem, wärmeundurchlässigen Material besteht, z.B. aus einem verhältnismäßig dichten, gebrannten keramischen Material, wie aus gebranntem Ton mit einer Dichte von etwa 1,5 und mit einer Wärmeleitfähigkeit, die beispielsweise 0,55 - 0,65 kcal/h/m/°0 beträgt, was den die Durchlässe bildenden Scheidewänden eine verhältnismäßig große mechanische Festigkeit verleiht.

Ausgehend von der hinteren Fläch· 31 der Platte ist eine Vielzahl von Verteileröffnungen 32 von kreisförmigem Querschnitt gebohrt, die in parallelen Reihen angeordnet sind, von denen eine bei 33 im Schnitt dargestellt ist. Jede öffnung ist von nicht unterbrochenen Scheidewanden 34 umgeben und durch dieselben von der benachbarten Öffnung getrennt, wobei diese Scheidewände der Platte die gewünschte mechanische festigkeit verleihen. Der Durohmesser dieser Einlaßöffnungen kann beliebig sein, wenn sie nur die Strömung des ganzen gasförmigen Gemisches ermöglichen und dabei die gewünschte festigkeit der Platte bewahren. Der Durchmesser der öffnungen kann beispielsweise etwa 1,2 mm betragen und ihre länge beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 10 mm. Am Ende weisen die öffnungen eine Verengung 35 auf und alle öffnungen 32 einer Reihe 33 münden in einen gemeinsamen Schlitz 36 mit einer !Tiefe von etwa 2 mm, der in der Vorderseite der Platte ausgebildet ist. Jeder der Sohlitze 36 hat eine beschränkte Breite, um dem Durchgang des Gemisches die größtmögliche Freiheit zu gewähren, die für das betreffende gasförmige Gemisch mit der Vermeidung jeder Gefahr des Zurücksohlagens der Flammen durch den Schiita vereinbar ist. Bei einem gasförmigen Gemisch, das am Einlaß eine spezifische Energie von 750 koal/h/dm² der Plattenoberfläche aufweist und das ungefähr 130 - 135# der luftmenge enthält, die theoretisch zur Erzielung der vollständigen Verbrennung erforderlich ist, bei einem

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Druck von etwa 100 mm Wassersäule für Erdgas oder Leuchtgas und bei einem Druck von 125 mm Wassersäule für Butan oder Propan, kann die Breite der Schlitze vorteilhaft für Leuchtgas 0,5 mm, für Propan 0,7 mm und für Erdgas oder Butan 0,9 mm betragen.

Jeder Schlitz 36 verbindet an ihrem Ende die rohrförmigen Durchlässe der entsprechenden Reihe miteinander und mit den Flächen 37 der Vorderseite der Platte HA. Diese Flächen 37 bilden den Boden der Flammenkanäle 38 von rechteckigem Quersohnitt, deren Breite größer ist als jene der Schlitze 36 und beispielsweise ungefähr 1,35 mm beträgt, so daß sich die Gasstrahlen in diesen Kanälen entzünden. Die Kanäle 38 haben von der Vorderseite 39 aus eine Tiefe von ungefähr 2 mm.

Im Betrieb geht das gasförmige Gemisch zuerst durch die rohrförmigen Öffnungen 32 hindurch, wobei es sich bei der Berührung mit den Wänden derselben etwas erhitzt. Das Gemisch gelangt dann aus dem Ende der Durchlässe jeder Reihe in den entsprechenden Schlitz 36, in welchem seine Temperatur rasch zunimmt. Aus jedem Schlitz 36 gelangt das Gemisch in einem Zustand starker Durohwirbelung in einen Kanal 38, in welchem es sich plötzlich entspannt und entzündet, bevor es die Vorderseite der Platte erreicht. Die Flammen werden daher in jedem der Kanäle 38 gehalten, sowie auf den angrenzenden Teilen der Strahlungsfläche 39» so daß nicht nur diese vorderen Teile, sondern auch der Boden 37 und die Seitenwände der Kanäle auf Weißglut erhitzt werden und als intensive Strahlungequellen dienen.Die

Die in den Fig. 4 und 4a gezeigte Ausführungsform der Platte ist jener gemäß Fig. 3 ziemlioh ähnlich, aber ihre Wirkungsweise ist noch besser. Die Platt· HB weist einen Hauptteil mit zylindrischen Durchlässen 42 auf, die den Durchlässen 32 der Fig. 3 entsprechen, und mit Schlitzen 46, welche die äußeren Enden dieser Durchlässe in den entsprechenden Reihen

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miteinander und mit dem Boden 47 der Flammenkanäle 48 verbinden, wie in Pig· 3. Die Durchlässe 42 sind jedoch an ihrer Hündung in die Sohlitze nicht mit verengten Enden versehen· S^e weisen vielmehr Verlängerungen 45 mit dem gleichen Durchmesser wie die Durchlässe auf und diese Verlängerungen überschneiden sich mit dem Schlitz 46 bis zu den Rändern desselben, die in den Boden 47 der Kanäle 48 münden.

Die zylindrischen Durchlässe 42 erstrecken sich daher über die ganze Länge von etwa 12 mm, die von der hinteren Fläche der Platte bis zum Boden 47 der Flammenkanäle 48 reicht, und die Sohlitze 46 überschneiden die Enden dieser Durchlässe derart, daß sie diese Enden miteinander verbinden und ihre Abmessung in der Querrichtung vergrößern, wodurch der Druck des Grases herabgesetzt und der Strömungswiderstand verringert wird, welcher sonst in dem an die Vorderseite der Platte angrenzenden Bereich mit hoher !Temperatur auftreten würde.

Wenn die Platte 14B eine Energiemenge von ungefähr

750 koal/h/dm² der Plattenoberfläche unter den gleichen

Bedingungen aufnehmen soll, die für das Ausführungebeispiel

gemäß Fig. 3 angegeben wurden, können die Durchlässe 42, die

Sohlitze 46 und die Kanäle 48 vorteilhaft folgende Abmessungen

aufweisent

0,9 mm - 0,46 mm - 1,35 mm für ein Schwachgas, wie Leuchtgas, 1,25 mm - 0,8 mm - 1,35 mm für Propan und 1,35 mm - 0,8 mm - 1,35 mm für ein Starkgas, wie Erdgas.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist die Platte 140 einen Hauptteil 50 auf, in welchem parallele Reihen 33 von rohrförmigen Öffnungen 32 ausgebildet Bind, deren verengtes Ende 35 durch die Sohlitze 36 mit dem Boden 37 der Flammenkanäle 38 verbunden ist, wie bei der Platte HA der Fig. 3« Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Flammenkanäle 38 durch Scheidewände 52 voneinander getrennt, die aus dem

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Material der Platte bestellen. Diese Scheidewände sind zwar nioht dick genug, um Kanäle anordnen zu können, aber breit genug, um Reihen 53 von zylindrischen Durchlässen 54 aufnehmen zu können, die durch die ganze Dicke der Platte hindurchgehen. Der Durchmesser dieser Durchlässe beträgt je nach der Zusammensetzung des gasförmigen Gemisches nicht mehr als 1-2,5 mm» Vorzugsweise beträgt der Durchmesser beispielsweise für Leuchtgas ungefähr 0,9 mm, für tropan 1,25 mm und für Butan oder Erdgas 1,35 mm. Die Durchlässe 52 sind in Reihen 53 angeordnet, die gegenüber den Reihen 33 der Durchlässe 32 versetzt sind, wie Fig. 5 zeigt. Es ist auf diese ^weise möglich, die Platte mit einer sehr großen Zahl von Durchlässen für das Gras zu versehen, wobei die Scheidewände 52 sowie die anderen Abschnitte des Hauptteile der Platte eine gute mechanische Festigkeit bewahren.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform. Der Hauptteil der Platte HD weist Reihen 43 von zylindrischen Durchlässen 42 auf, welche die Schlitze 46 Übersehneiden, die in den Boden der Flammenkanäle 48 münden, wie in den Fig. 4 und 4a. Die Kanäle dieser Reihen sind durch Scheidewände 52 voneinander getrennt, welche die Reihen 53 von zylindrischen Durchlässen aufnehmen, die durch die ganze Dicke der Platte hindurchgehen, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5· Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht die Zuführung einer größeren Grasmenge und die Erzielung einer starken Strahlungeenergie, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, infolge des größeren DurohgangscLuerschnitts der Schlitze 46, weiche eich mit den Enden 45 der zylindrischen Durchlässe 42 überschneiden·

Die abgeänderte Ausführungeform gemäß Fig. 6 ermöglicht beispielsweise die Zuführung einer durchschnittlichen Menge von 1000 koal/h/dm² eines gasförmigen Gemisches, das für Leuchtgas und Erdgas unter einem Druck von ungefähr 100 mm Wassersäule und für Propan und Butan unter einem Druok von

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275 mm Wassersäule zugeführt wird, und das ungefähr 130 - 135$ der luftmenge enthält, die theoretisch zur vollständigen Verbrennung erforderlich ist, wobei die Durchlässe 42, die Schlitze 46, die Kanäle 48 und die Durchlässe 54 die folgenden Abmessungen aufweisen:

0,9 mm - 0,46 mm - 1,35 mm - 0,9 nun für Leuchtgas, 1,25 mm - 0,8 mm - 1,35 mm - 1,25 mm für Propan und 1,35 mm - 0,8 mm - 1,35 mm - 1,35 mm für Erdgas und Butan·

Mg. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der verbesserten Platte. Der Hauptteil 70 der Platte 14E ist in gleicher Weise mit Durchlässen versehen wie bei der Ausführungsform gemäß Pig. 5* Die zur Strömungsregelung in die Schlitze 36 mündenden Durchlässe 72 haben jedoch rechteckigen und nicht kreisförmigen Querschnitt. Die Durchlässe weisen in der Richtung der entsprechenden Schlitze eine längere Abmessung auf und bilden Reihen 73, in welchen die benachbarten Durchlässe 72 durch Scheidewände 74 getrennt sind, welche die Dicke und die gewünschte Festigkeit aufweisen, um ein gutes Verhalten der Platte unter den im B_etrieb auftretenden Bedingungen zu gewährleisten» Die Enden der Durchlässe 72 haben an ihrer Mündung in die Schlitze 36 eine verminderte Breite 75· Da die Breite der Schlitze 36 derart beschränkt ist, daß sie das Zurückschlagen der flammen verhindern, kann man den Durchlässen 72 eine größere Breite geben·

Die Fig. 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsformen, bei welchen alle im Hauptteil der Platte ausgebildeten Durchlässe einen zylindrischen Einlaß aufweisen, der von der hinteren Seite der Platte ausgeht und an der Vorderseite endet· In bestimmten Reihen überschneiden sich die Auslaßenden der Durchlässe mit * Schlitzen, die den Schlitzen 46 der Fig. 4 entsprechen, und sind durch die Auslaßkante derselben mit den Flammealen verbunden, die in der Strahlungsfläohe der Platte ausgebildet sind e

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H0A585

Bei der Platte 14F der Pig. 8 verlaufen die zylindrischen Durchlässe 42 der benachbarten Reihen 43 mit ihrem Ende 45 quer zu den Schlitzen 46, um in den Boden 87 der Kanäle 88 zu münden, die in der Strahlungsflache 89 des Hauptteils der Platte ausgebildet sind. Die Schlitze 46 lassen das gasförmige Gemisch in die Flammenkanäle 88 austreten, die eine verhältnismäßig große Breite aufweisen, so daß jeder Kanal die aus zwei Reihen 43 der Durchlässe 42 austretende Grasmenge aufnehmen kann, Zwischen je zwei verbreiterten Kanälen 88 sind zwei Reihen 53 von zylindrischen Durchlässen 54 angeordnet, die durch die ganze Dicke der Platte hindurchgehen.

Gemäß Fig. 9 ist die Platte HG mit Flammenkanälen 48 versehen, die jenen in Fig. 4 entsprechen und von denen jeder durch einen einzigen Schlitz 46 gespeist wird, welcher die Enden der zylindrischen Durchlässe 42 einer einzigen Reihe überschneidet. Bei dieser abgeänderten Ausführungsform sind die engeren Kanäle voneinander durch Scheidewände des Hauptteils 90 getrennt, an deren Vorderseite das Gemisch durch zwei Reihen 53 von zylindrischen Durchlässen 54 verteilt wird, die wie in Fig. 8 durch die ganae Dicke der Platte hindurchgehen.

Die Strahlungsplatten gemäß der Erfindung ermöglichen durch die größere Freiheit des Durchgangs, die Bie dem gasförmigen Gemiech gewähren, den mit diesen Platten versehenen Brennern* eine größere Strahlungsmenge abzugeben, wenn den Platten ein gasförmiges Gemisch zugeführt wird, das die Gesamtmenge an Verbrennungsluft enthält, welche für die vollständige Verbrennung des gasförmigen Gemisches erforderlich ist, ohne daß in den Verbrennungsgasen gefährliche Produkte gebildet werden· Um -»1Ä Brenner unter einem vorgeschriebenen Druck den gasförmigen Brennstoff zuzuführen, der in dem gewünschten Verhältnis mit überschüssiger Luft gemischt ist, muß die in Fig. 2 gezeigte Einspritzdüse 21 so ausgebildet werden, daß eine fächerartige Verbreiterung des Gasstrahle erzielt wird, ohne dessen Geschwindigkeit herabausetzen. Das Gas muß daher die gewünschte, sehr große Luftmenge mitreißen und in den Brenner

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einführen, ohne dadurch den im Inneren des Brenners aufrechterhaltenen Druck zu verringern) um den Durchgang des sich ergebenden Gemisches durch die gelochte Platte zu gewährleisten.

Man kann zu diesem Zweck eine wie eine Venturirohr ausgebildete Einspritzdüse bekannter Art benützen, die auch als Membraninjektor bezeichnet wird. In Fig. 10 ist eine Ausführungsform des Injektors dargestellt, die sich als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Dieser Injektor besteht aus einem Hauptteil 100, der innen derart bearbeitet ist, daß er einen zylindrischen Hals 104 bildet, dessen Durohmesser entsprechend der gewünschten Fördermenge genau kalibriert ist. Auf der stromabwärts liegenden Seite ist eine konvergierende konische Einlaßöffnung 102 mit einem Scheitelwinkel von etwa 80° ausgebildet. Hinter dem Hals 104 liegt eine divergierende konische Auslaßöffnung 106, deren Breite am Ende größer ist als ihre Länge und deren Scheitelwinkel ebenfalls etwa 80° beträgt. Die Auslaßöffnung 106 ist durch eine konvergierende konische Außenfläche 108 mit dem gleichen Scheitelwinkel begrenzt. Die Länge des zylindrischen Halses 10» ist so bemessen, daß die Scheitel der die Öffnungen 102 und 106 bildenden konischen Flächen sehr nahe beeinander liegen, aber s ich nicht überdecken.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen eingeschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

H04585 Ansprüche

1. Für Gasbrenner bestimmte Strahlungsplatte aus feuerfestem, wärmeundurchlässigem Material, die mit einer Vielzahl von in der Querrichtung verlaufenden Durchlässen versehen ist, um auf der Vorderseite von der hinteren Seite herkommende Strahlen eines gasförmigen brennbaren Gemisches zu verteilen, die dort verbrannt werden, wobei die Dicke und der thermische Widerstand der Platte groß genug sind, um die hintere Seite auf einer Temperatur zu halten, die niedriger ist als die Entzündungstemperatur des Gemisches, während die Vorderseite durch die Verbrennung der Gasstrahlen auf Weißglut erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe aus Einlaßöffnungen bestehen, die im Hauptteil der Platte verteilt und ausgehend von der hinteren Seite gebohrt sind, um die Verteilung des Gemisches zu bewirken, sowie aus in der Vorderseite der Platte ausgebildeten Schlitzen, deren Breite geringer ist als jene der Einlaßöffnungen, wobei jeder Schlitz das vordere Ende mehrerer Einlaßöffnungen mit der Vorderseite der Platte verbindet, um dem Gemisch die gewünschte Freiheit des Durchgangs zu geben, dabei aber jedes Zurückschlagen der Flammen durch die Platte zu verhindern.

2. Strahlungeplatte nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Schlitzes je nach der Zusammensetzung des gasförmigen Gemisches nicht mehr als 0,5 - 1$6 mm beträgt.

3. Strahlungeplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit jedem Schlitz in Verbindung stehenden Einlaßöffnungen rohrförmige Durchlässe sind, deren vordere Enden sich mit dem Schlitz überschneiden und durch denselben bis zu seiner Auslaßkante in der Querrichtung hindurchgehen.

4-· Strahlungsplatte nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes vorderen Endes je nach der Zusammensetzung des gasförmigen Gemisches nicht mehr als 1 - 2,5 mm beträgt·

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5. Strahlungsplatte nach einem der Ansprüohe 1 bis 4» daduroh gekennzeichnet, daß die Vorderseite mit Flammenkanälen γerathen ist, dertn Breite wesentlich größer ist als jene an der Mündung der Schlitze und daß jeder Kanal in der Vorderseite der Platte bis zu den Auslaßkanten wenigstens eines Sohlitzes reicht) um in den Kanälen die Entspannung und die Entzündung der durch die Sohlitze verteilten Gasstrahlen zu bewirken.

6. Strahlungsplatte naoh Anspruoh 5, daduroh gekennzeichnet, daß jeder der Schlitze in einen Flammenkanal mündet» dessen Länge im wesentlichen der Länge des Schlitzes entspricht und der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, dessen Tief· nicht mehr als etwa 2,5 mm beträgt·

7· Strahlungeplatte naoh Anspruoh 5 oder 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Flammenkanäle voneinander durch Abschnitte des Hauptteils der Platte getrennt sind, welohe im Abstand voneinander liegende Reihen von rohrförmigen Durchlässen enthalten, die duroh die ganze Dicke der Platte hindurohgehen.

8. Strahlungeplatte nach Anspruoh 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Durchlässe dieser Reihen durch zylindrische öffnungen gebildet sind, deren Durchmesser je nach der Zusammensetzung des gasförmigen ffemisohee nicht mehr als 1 - 2,5 mm beträgt·

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