DE1551770B2 - Langgestrecktes Strahlungselement zur Oberflächenverbrennung eines Gas-Luft-Gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein langgestrecktes Strahlungselement zur Oberflächenverbrennung eines Gas-Luft-Gemisches mit einem Gehäuse, an das ein in dessen Längsrichtung sich erstreckendes Gemischzufuhrrohr angeschlossen ist, in dem eine Gemischverteileinrichtung angeordnet ist und das eine Brennöffnung aufweist, die von geringerer Breite als das Gehäuse, im Verhältnis zu ihrer Breite sehr lang und von einem der Oberflächenverbrennung dienenden Gitter überdeckt ist.

Es ist ein solches Strahlungselement aus der USA.-Patentschrift 3 169 572 bekannt, dessen Gehäuse rohrförmig ausgebildet ist und auf seiner ganzen Länge einen Schlitz aufweist, der von dem der Oberflächenverbrennung dienenden Gitter überdeckt ist. Das Gemischzufuhrrohr ist bei diesem bekannten Strahlungselement konzentrisch zu dem das Gehäuse bildenden Rohr angeordnet und erstreckt sich über dessen ganze Länge. Zum Austritt des Gas-Luft-Gemisches aus dem Gemischzufuhrrohr sind Bohrungen vorgesehen, die an verschiedenen Stellen längs des Gemischzufuhrrohres auf dessen Umfang verteilt sind, so daß das Gemischzufuhrrohr zugleich als Ge mischverteileinrichtung dient.

Dieses bekannte Strahlungselement ist nicht dazi geeignet, in sehr großen Längen hergestellt zu werden, weil bei zunehmender Länge infolge der Strömungsverhältnisse innerhalb des Gemischzufuhrrohres ein Druckabfall eintritt, der verhindert, daß das Gas-Luft-Gemisch. aus allen Bohrungen des Gemischzufuhrrohres mit der gleichen Menge austriti

ίο und das Gemisch auf die ganze Länge des Strahlungselementes gleichmäßig verteilt wird. Weiterhin sind bei dieser Anordnung die Strömungsverhältnisse erheblich von der Temperatur des Strahlungselementes abhängig, so daß bei größeren Längen ein einwandfreier Betrieb unter den dabei auftretenden, wechselnden Bedingungen nicht gewährleistet ist. Endlich hat das bekannte Strahlungselement wegen der Verwendung konzentrischer Rohre ein verhältnismäßig großes Gewicht, das ebenfalls der Anwendung großer Baulängen und der Verwendung als Deckenstrahlungselement entgegensteht. Aus der USA.-Patentschrift 1 977 947 ist eine Verbrennungseinrichtung mit einem Gehäuse bekanntgewordem, in das das angeschlossene Gemischzufuhrrohr hineinragt. Das Gemischzufuhrrohr endet vor der Mitte des Gehäuses, und es sind vor dessen Mündung als Gemischverteileinrichtung mit Durchlaßöffnungen versehene Leitbleche angeordnet, die einen bogenförmig entgegengesetzt zur Gemischzuströmrichtung geführten Abschnitt aufweisen. Diese Leitbleche sind an der der Brennfläche des Gehäuses entgegengesetzten Gehäusewand befestigt und enden in geringem Abstand hinter der Mündung des Gemischzufuhrrohres. Bei dieser bekannten Verbrennungseinrichtung handelt es sich jedoch nicht um ein Strahlungselement zur Oberflächenverbrennung, sondern um einen Reihenbrenner, bei dem sich ein Brennmittelstau einstellt, der eine gleichmäßige Brennmittelverteilung begünstigt. Die bogenförmigen Leitbleche dieser Verbrennungseinrichtung wurden bei einem langgestreckten Strahlungelement zur Oberflächenverbrennung, das eine lediglich mit einem Gitter überdeckte Brennöffnung aufweist, zu einer mangelhaften Versorgung zumindest des stromab von diesen Leitblechen liegenden Bereiches des Strahlungselementes führen.

Endlich ist ein Strahlungselement zur Oberflächenverbrennung eines Gas-Luft-Gemisches bekannt, bei dem das mit der Brennöffnung versehene Gehäuse zwei Kammern aufweist, die durch eine sich parallel zu dem die Brennöffnung überdeckenden Gitter erstreckende, gelochte Platte voneinander getrennt sind. Die von dem Gehäuse und der gelochten Platte begrenzte erste Kammer erstreckt sich nur etwa über die in Gemischzuströmrichtung stromab liegende Hälfte der von der gelochten Platte und dem Gitter begrenzten zweiten Kammer. Das Gemischzufuhrrohr mündet in der Wand der ersten Kammer. Vor der Mündung des Gemischzuführrohres ist ein Leitblech angeordnet, dessen Rand etwa diametral zur Mündung des Gemischzufuhrrohres verläuft und das sich in einem Bogen in Richtung auf die gelochte Platte erstreckt. Dieses bekannte Strahlungselement dient jedoch nicht zur Raumbeheizung, sondern zur Beheizung der Bodenplatte eines Bügeleisens, und weist demgemäß keine freie Brennfläche auf, sondern es steht ihm die Bodenplatte des Bügeleisens in geringem Abstand gegenüber. Diese Bodenplatte ist an

der dem Gitter des Strahlungselementes zugewandten Seite noch mit einer Vielzahl pfeilförmig angeordneten Rippen versehen, die bis dicht an das Gitter heranreichen und Strömungskanäle für die Verbrennungsgase begrenzen. Infolgedessen findet auch hier ein erheblicher Stau des Gas-Luft-Gemisches statt, der für eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Luft-Gemisches sorgt. Außerdem hat auch die Brennfläche bei der Gestalt eines Bügeleisens keine im Verhältnis zur Breite sehr große Länge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlungselement der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß auch bei einer im Verhältnis zur Breite sehr langen Brennöffnung eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Luft-Gemisches auf das diese Öffnung überdeckende Gitter gewährleistet ist, ohne daß die Gemischverteileinrichtung zu umfangreich oder zu schwer würde, um den Einsatz des Strahlungselementes als Deckenelement zu erschweren.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) in das Gehäuse hineinragendes und vor dessen Mitte endendes Gemischzufuhrrohr,

b) Ausbildung der Gemischverteileinrichtung als mit Durchlaßöffnungen versehenes Leitblech, das einen vom Auslaß des Gemischzufuhrrohres bogenförmig entgegengesetzt zur Gemischzuströmrichtung geführten Abschnitt aufweist, an den sich ein geradliniger, den dem Gemischzufuhrrohr benachbarten Bereich der Brennöffnung überdeckender Abschnitt anschließt,

c) vom bogenförmigen Abschnitt des Leitbleches nur teilweise überdeckter Auslaß des Gemischzufuhrrohres.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlungselement wird nur ein Teil des aus dem Gemischzufuhrrohr austretenden Gas-Luft-Gemisches in den zwischen Gemischzufuhrrohr und dem Leitblech liegenden Abschnitt des Gehäuses abgelenkt, während der restliche Teil des Gas-Luft-Gemisches ungehindert in den anschließenden Abschnitt des Gehäuses einströmen kann. Weiterhin wird dafür Sorge getragen, daß dem dem Gemischzufuhrrohr benachbarten Abschnitt der Brennöffnung das Gas-Luft-Gemisch durch die Durchlaßöffnungen des Leitbleches hindurch zuströmt, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Luft-Gemisches auch auf diesen Abschnitt der Brennöffnung gewährleistet ist. Durch diese Art der Verteilung des Gas-Luft-Gemisches ist es möglich, das erfindungsgemäße Strahlungselement mit sehr großer Länge auszubilden, und es ist trotzdem gewährleistet, daß von jeder Stelle des Gitters die gleiche Wärmemenge abgestrahlt wird.

Die Verteilung des Gas-Luft-Gemisches in dem Gehäuse kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch dadurch gefördert werden, daß das Gemischzufuhrrohr als Venturi-Rohr ausgebildet ist und mit der Brennöffnung einen in Strömungsrichtung sich erweiternden Zwischenraum einschließt. Weiterhin kann es auch zweckmäßig sein, das Leitblech mit einer in seiner Längsmittelebene verlaufenden Trennwand zu versehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in F i g. 2 durch ein Strahlungselement nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Strahlungselement nach F i g. 1 längs der Linie 2-2 und

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Strahlungselement nach F i g. 1 längs der Linie 3-3 in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

Das in der Zeichnung dargestellte gasbeheizte Infrarot-Strahlungselement besteht aus einem langgestreckten Gehäuse 10, das im Boden eine relativ schmale Brennöffnung 12 aufweist, die von einer der

ίο Oberflächenverbrennung dienenden Gitteranordnung 14 bedeckt ist. Das Gehäuse 10 besteht vorzugsweise aus Blech und umfaßt eine obere Wand 16, Seitenwände 18 und Bodenwände 20, die nach unten zusammenstreben und deren Ränder die obenerwähnte Öffnung 12 begrenzen, die sich über die ganze Länge des Gehäuses erstreckt. Ein Ende des Gehäuses ist von einer Endwand 22 abgeschlossen, während durch die das andere Ende des Gehäuses verschließende Wand 24 als Gemischzufuhrrohr ein Ven-

ao turi-Rohr 26 hindurchragt. Dem Venturi-Rohr wird Gas mit Hilfe einer geeigneten, nicht dargestellten Armatur zugeführt, die entweder in oder nahe dem äußeren, trichterartigen Ende 27 des Venturi-Rohr angeordnet ist.

as Die Gitteranordnung 14, die die Öffnung 12 überdeckt, wird von zwei oder mehr Netzen 28 und 29 gebildet, die dicht benachbart sind, und einem äußeren Netz 30, das von dem Netz 29 einen gewissen Abstand aufweist. Die Netze 28 und 29 haben vorzugsweise eine Maschenweite von etwa 0,4 mm und sind wie in F i g. 1 dargestellt in ihrer Stellung festgeklemmt oder auf andere Weise gehalten.

Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich, erstreckt sich das Venturi-Rohr 26 in das Gehäuse und steigt in Richtung auf sein inneres Ende leicht nach oben an. Der untere Abschnitt der Mündung des Venturi-Rohres 26 steht dem inneren, nach oben gebogenen Ende 32 eines langgestreckten Leitbleches 34 gegenüber, dessen horizontaler Abschnitt 36 sich im wesentlichen über die ganze Länge des Venturi-Rohres erstreckt (F i g. 1).

Der horizontale Abschnitt 36 des Leitbleches ist mit Löchern 38 versehen, die das Gas-Luft-Gemisch nach unten zur Öffnung 12 durchlassen. Bei Bedarf können auch weitere öffnungen 38 in dem gekrümmten Abschnitt 32 des Leitbleches vorgesehen sein. Die Größe, die Anzahl, der Abstand und die Verteilung der Öffnung können der Länge, der Breite und der Tiefe des Brenners angepaßt werden. Die dargestellten Dimensionen sind in etwa bei einem Brennernetz von 1,80 m Länge und etwa 5 bis 8 cm Breite brauchbar. Das Leitblech ist vorzugsweise mit einer zentralen Trennwand 40 versehen, die das aus dem Venturi-Rohr austretende Gemisch in zwei Ströme teilt und zugleich zum Abstützen des Venturi-Rohres dient (F i g, 1). Das äußere Ende 42 des Leitbleches reicht bis nahe zur Endwand 24, so daß eine Öffnung 44 verbleibt, durch die das Gemisch schnell zu einer Zündflamme 46 gelangen kann, sobald der Brenner eingeschaltet wird. Auf diese Weise wird eine schnelle Zündung gewährleistet, ohne daß gewartet werden muß, bis sich das ganze Gehäuse 10 mit Gemisch gefüllt hat. Um zu verhindern, daß die Zündflamme 46 durch äußere Luftströme gelöscht und durch Verbrennungsprodukte verunreinigt wird, ist sie von einem offenen, kastenartigen Gebilde 45 umgeben. Weiterhin endet auch das äußere Netz 30 dicht vor der Endwand 24, damit der Brenner mit

der Zündflamme 46 unmittelbar unterhalb der Öffnung 44 und unterhalb der benachbarten Enden der Netze 28 und 29 angeordnet werden kann, wie es F i g. 1 zeigt. Es ist zu beachten, daß der obere Abschnitt des inneren Auslaßendes des Venturi-Rohres über das Leitblech 34 übersteht und daher das aus dem Venturi-Rohr austretende Gas-Luft-Gemisch den Pfaden folgt, die in Fig. 1 durch die Pfeile^, B und C angedeutet sind. Laborversuche mit einem Prototyp, dessen Öffnung 12 etwa 8 X 183 cm² betrug, haben gezeigt, daß unmittelbar nach dem Aufdrehen des Gases die Zündung an der Zündflamme 46 beginnt und schnell und gleichmäßig auf das entfernte Ende des Brenners fortschreitet. Das Löschen beim Abdrehen des Gases erfolgt in der umgekehrten Richtung. Es versteht sich, daß das Gas an der Außenfläche des äußeren Verbrennungsnetzes 29 brennt und das innere Netz 29 dazu dient, ein Zurückschlagen der Flamme zu verhindern. Das äußere Netz 30 hat vorzugsweise eine Maschenweite von etwa 1,2 mm und dient zum Abstrahlen der Energie, die durch das Verbrennen des Gases gewonnen wird. Weiterhin dient das Netz 30 dazu, Luftströme zu dämpfen, wodurch der Brenner besonders für die Verwendung im Freien und in großen, zugigen Räumen geeignet wird, wie beispielsweise in Sporthallen, Lagerhäusern u. dgl. Weiterhin schützt das relativ starre Gitter 30 die feinmaschigen Netze 28 und 29 gegen Beschädigung.

Mit den beiden Rändern des Gitters 30 stehen vertikale Abzüge 60 in Verbindung, die untere Öffnungen 58 und obere Abzugsöffnungen 62 aufweisen. Die Gesamt-Einlaßöffnung der Abzüge ist groß genung gehalten, um eine Ansammlung einer Schicht verbrannter Gase an der Oberfläche des Schirmes 30 zu verhindern. Die Strömung, die sich in den Abzügen 60 bildet, dient zum Absaugen von Verbrennungsprodukten und zum Ausschalten einer Erstikkung der Brennerflammen auf dem Netz 30. Weiterhin verhindern sie eine Rückführung von Verbrennungsprodukten in den Einlaßtrichter 27 des Venturi-Rohres 26.

Das Brennergehäuse 10 ist weiterhin mit Kühlkammern 52 versehen, die sich über die ganze Länge der Seitenwände 18 erstrecken. Die Kühlkammern 52 sind am Boden verschlossen und an der Oberseite mit Auslaßöffnungen 54 versehen. Die Kühlkammern 52 verhindern eine Wärmeübertragung zwischen den Verbrennungsprodukten in den Abzügen 60 und dem Inneren des Gehäuses 10, so daß das Innere des Gehäuses auf einer Temperatur gehalten wird, die unter dem Flammpunkt der in dem Gehäuse enthaltenen brennbaren Mischung liegt. Um eine schnelle Abfuhr der Verbrennungsprodukte von dem Netz 30 zu gewährleisten, sind nach unten abstehende seitliche Blenden 56 vorgesehen, die mit den benachbarten Flächen des Netzes 30 Trichter bilden, die zu den Öffnungen 58 an den unteren Enden der Abzüge 60 führen. Weiterhin haben die Blenden 56 eine glänzende Oberfläche, so daß sie als Reflektoren wirken, die die vom Gitter 30 ausgehende Infrarotstrahlung nach unten werfen. Die unteren öffnungen 58 in den Abzügen 60 bewirken zugleich eine Auflösung von Luftwirbeln oder dergleichen Störungen, die auf die Fläche des Netzes 30 gerichtet sind, so daß die Verbrennungskammer auch in dieser Hinsicht gegen Zug und Windstöße geschützt ist. Auch dies trägt dazu bei, den Brenner für den Gebrauch im Freien besonders geeignet zu machen. Die Öffnungen 58 dürfen jedoch nicht so groß sein, daß sie eine Bewegung der Luft in solchen Mengen zulassen, daß hierdurch eine Abkühlung des Netzes bewirkt wird.
Die erfindungsgemäßen Strahlungselemente können serienweise in Standardbreiten von etwa 5 und 7,5 cm und in Längen von 60, 120 und 180 cm hergestellt werden.

Aus diesem Vorrat leicht herzustellender Brenner

ίο kann die gewünschte Anzahl mit der benötigten Länge und Breite ausgewählt und in der erforderlichen Weise angeordnet werden. Da die Breite der bestrahlten Fläche in jeder gegebenen Entfernung von der Strahlungsfläche bekannt ist, ist es sehr einfach, den Abstand der Brenner so zu bestimmen, daß sich die Längskanten der bestrahlten Flächen mit einer unmerklichen Überlappung oder einem unmerklichen Abstand treffen. Dies gilt so lange, wie die Breite der Brenner so schmal ist, daß ein Brenner ausreicht, um die schmälste, feststellbare Fläche zu beheizen, so daß eine entsprechend vervielfachte Zahl von Brennern dazu benutzt werden kann, Vielfache der genannten Fläche zu bedecken.
Außer durch die oben behandelte Vielseitigkeit zeichnet sich das erfindungsgemäße Heizgerät wegen seines inneren Aufbaues durch eine gleichmäßige Zündung über eine relativ lange Brennfläche aus und ist für den Gebrauch im Freien oder an solchen Stellen geeignet, wo die umgebende Luft nicht so still ist, wie es gewöhnlich in bewohnten Räumen der Fall ist.

Sowohl der Durchmesser der Einschnürung 75 des Venturi-Rohres als auch dessen Mündungsdurchmesser 76 beeinflussen seine Wirkungsweise. Eine zu starke Einschnürung begrenzt den Eintritt von Primärluft und hat eine unvollständige Verbrennung zur Folge. Umgekehrt ermöglicht eine zu geringe Einschnürung den Zutritt überschüssiger Primärluft, die eine Kühlung des Verbrennungsnetzes bewirkt. Eine übermäßig große Mündung 76 bewirkt eine Erhöhung des Gas-Luft-Zuflusses bei kaltem Brenner und verursacht Zündungsschwierigkeiten. Weiterhin muß die Länge des Abschnittes 77 des Venturi-Rohres ebenfalls im richtigen Verhältnis zu der Gesamtlänge der Verbrennungsnetze stehen. Versuche haben gezeigt, daß bei einem Brenner von etwa 1,8 m Länge der Durchmesser der Einschnürung 75 etwa 51 mm, der Durchmesser der Mündung 76 etwa 73 mm und die Länge des Abschnittes 77 des Venturi-Rohres

so etwa 30 cm betragen sollte.

Der Gasstrom, der bei kaltem, noch nicht gezündetem Brenner benötigt wird, ist größer als der unter heißen Betriebsbedingungen benötigte und wird beim Anzünden des Brenners gestört. Unter heißen Betriebsbedingungen entsteht in dem Venturi-Rohr ein Stau, der in Gegenrichtung wirkt und das Ausströmen des Gases aus der Mündung 76 des Venturi-Rohres stört. Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist das innere Ende 32 des Leitbleches so angeordnet, daß es einem Teil der Fläche der Venturi-Rohr-Mündung gegenübersteht, so daß es das Ausströmen des Gases unter kalten Bedingungen verzögert und zugleich den augenblicklichen Gasfluß in Richtung auf die Mündung 76 neutralisiert. Mit anderen Worten dient das Ende 32 des Leitbleches 34, das der Mündung 76 gegenübersteht, als Moderator oder Modulator für den Gasfluß sowohl unter heißen als auch kalten Bedingungen.

Das Leitblech ist weiterhin wegen seiner Fähigkeit von Bedeutung, den Zufluß des Gases zu allen Teilen des Brennetzes gleichmäßig zu gestalten, so daß eine sofortige Zündung und eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet ist.

Die Anordnung der Zündflamme 46 an dem dargestellten Ort bringt die Flamme aus dem Bereich der abfließenden Verbrennungsprodukte hinaus, die die Flamme schwächen oder auslöschen könnte, und gewährleistet zugleich eine Zufuhr von Umgebungsluft, die für den Erhalt der Zündflamme ausreichend ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409 533/129

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Langgestrecktes Strahlungselement zur Oberflächenverbrennung eines Gas-Luft-Gemisches mit einem Gehäuse, an das ein in dessen Längsrichtung sich erstreckendes Gemischzuführrohr angeschlossen ist, in dem eine Gemischverteileinrichtung angeordnet ist und das eine Brennöffnung aufweist, die von geringerer Breite als das Gehäuse, im Verhältnis zu ihrer Breite sehr lang und von einem der Oberflächenverbrennung dienenden Gitter überdeckt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) in das Gehäuse (10) hineinragendes und vor dessen Mitte endendes Gemischzufuhrrohr (26),

b) Ausbildung der Gemischverteileinrichtung als mit Durchlaßöffnungen (38) versehenes Leitblech (34), das einen vom Auslaß des Gemischzufuhrrohres (26) bogenförmig entgegengesetzt zur Gemischzuströmrichtung geführten Abschnitt (32) aufweist, an den sich ein geradliniger, den dem Gemischzufuhrrohr (26) benachbarten Bereich der Brennöffnung überdeckender Abschnitt (36) anschließt,

c) vom bogenförmigen Abschnitt (32) des Leitbleches (34) nur teilweise überdeckter Auslaß des Gemischzufuhrrohres (26).

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemischzufuhrrohr (26) als Venturi-Rohr (26) ausgebildet ist und mit der Brennöffnung einen in Strömungsrichtung sich erweiternden Zwischenraum einschließt.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (34) mit einer in seiner Längsmittelebene verlaufenden Trennwand (40) versehen ist.