EP2151523A1 - Infrarot-Strahler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Strahler für gasförmige oder flüssige Brennstoffe mit einer Mischkammer für Luft und Brennstoff, einer diese Mischkammer abschließenden gasdurchlässigen Platte und einem sich daran anschließenden Brennraum, der durch einen Vorstrahlkörper begrenzt ist, der aus zylindrischen Stäben besteht. Man will den Wirkungsgrad derartiger Infrarot-Strahler erhöhen. Dazu ist vorgesehen, den Stäben (7) des Vorstrahlkörpers (6) zumindest über den größten Teil ihrer Länge einen Querschnitt zu verleihen, dessen Kontur zumindest auf einem Teilumfang streckenvergrößernde Abweichungen, insbesondere Vertiefungen und/oder Erhöhungen, von seiner geometrischen Grundform aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen mit einem brennbaren Fluid beheizten, als Flächenstrahler ausgebildeten Infrarot-Strahler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige Infrarot-Strahler - nachstehend kurz "IR-Strahler" genannt - werden bekanntermaßen in Systemen eingesetzt, die dem Trocken von Materialbahnen, beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, dienen. FR 0 539 278 A1 zeigt einen solchen IR-Strahler. Er wird mit Gas beheizt. An Stelle von Gas ist aber auch eine Beheizung mit flüssigen Brennstoffen möglich. In dem IR-Strahler werden Gas- und Luftströme in einer Mischkammer zu einem brennfähigen Gemisch vermischt und dann durch eine gasdurchlässige Platte in einen Brennraum geleitet. Dort entzündet sich das Gasgemisch und heizt einen Vorstrahlkörper auf, der aus zylindrischen Keramikstäben gebildet ist, die im Querschnitt eine kreisförmige Kontur aufweisen. Erreicht werden dabei Temperaturen von 1100°C. Solche IR-Strahler haben sich grundsätzlich bewährt. Allerdings haben Messungen gezeigt, dass die bekannten Vorstrahlkörper nur einen vergleichsweise geringen Teil der in dem brennfähigen Gemisch enthaltenen Energie in Infrarot-Strahlung umsetzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad von IR-Strahlern zu erhöhen, d.h. die in dem brennfähigen Gemisch gespeicherte Energie besser auszunutzen.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Stäbe (7) des Vorstrahlkörpers (6) zumindest über den größten Teil ihrer Länge einen Querschnitt aufweisen, dessen Kontur zumindest auf einem Teilumfang streckenvergrößernde Abweichungen, insbesondere Vertiefungen und/oder Erhöhungen, von seiner geometrischen Grundform aufweist.
• Versuche mit IR-Strahlern, deren Vorstrahlkörper aus erfindungsgemäßen Stäben gebildet sind, haben gezeigt, dass der Wirkungsgrad von IR-Strahler dieses Typs deutlich größer ist als derjenige herkömmlicher IR-Strahler. Vermutlich hängt das Ergebnis damit zusammen, dass sowohl die Wärmeaustausch- wie die Abstrahlflächen der neuen Stäbe trotz Beibehaltung der von den bekannten zylindrischen Stäbe her gewohnten Außendurchmessern vergrößert worden ist.
• Vorzugsweise setzt man zu diesem Zweck Stäbe ein, bei denen die Kontur der Stangenquerschnitte zumindest auf einem Teilumfang axialsymmetrisch gestaltet ist, die Stäbe also zumindest auf einem Teilumfang ihrer Querschnitte Nuten bzw. Rippen in vorzugsweise axialer Richtung aufweisen. Dabei sind im einzelnen mannigfache Ausführungsformen denkbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stäbe wie folgt gestaltet: Hauptdurchmesser (D) = 3 bis 8 mm, Abmessungen der Nuten/Finnen: a = 0,5 bis 10 mm, bevorzugt 1 bis 5 mm; b = 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 2 mm; c = 0,5 bis 10 mm, bevorzugt 0,1 bis 5 mm. Was für die Geometrie der Stäbe gilt, gilt entsprechend für deren Herstellungsverfahren: Hier kommen je nach dem Werkstoff der Stäbe verschiedene Verfahren in Betracht darunter u.a. Extrudieren und heißisostatisches Pressen. In allen Fällen ist auf eine sorgfältige Rundung der Kanten zu achten, um zu vermeiden, dass die Stäbe auf Grund von Kerbwirkungen Schaden nehmen. Die Stäbe können aus Voll- oder Rohrmaterial bestehen. Als Material seien beispielhaft Siliziumcarbid (bevorzugt), Molybdändsilizid und FeCrAl-Heizleiter-Legierungen genannt. Falls die Fertigungsmöglichkeiten es zulassen, wäre ein Rippenrohr eine besonders bevorzugtes Element, da sich die thermische Trägheit des Systems auf diese Weise noch weiter verringern ließe.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten, vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1

eine schematische geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen IR-Strahlers,

Fig. 2

einen Schnitt A-A aus der Fig. 1

Fig. 3

einen ersten Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Stabes aus dem Vorstrahlkörper,

Fig. 4

einen weiteren Querschnitt eines erfindungsgemäßen Stabes aus dem Vorstrahlkörper.

• Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Strahler 1 für gasförmige oder flüssige Brennstoffe. An der Rückseite dieses Strahlers befindet sich eine Öffnung 2, durch die brennbares Fluid, beispielsweise Gas, und Luft in eine Mischkammer 3 gelangen. Die entsprechenden Zufuhrleitungen außerhalb des Infrarot-Strahlers sind nicht näher dargestellt. Die Mischkammer 3 wird durch eine gasdurchlässige Platte 4 begrenzt, durch die das Gemisch aus brennbarem Fluid und Luft in eine Brennkammer 5 strömt, wo es sich entzündet und dadurch den aus Stäben 7 gebildeten Vorstrahlkörper 6 aufheizt, das in der Folge Infrarot-Strahlen aussendet.
• Fig. 2 zeigt einen den erfindungsgemäßen Infrarot-Strahler 1 in einem Schnitt II-II aus Fig. 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Fig. 3 veranschaulicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stabes 7. Der Stab besitzt im Querschnitt eine zylindrische Außenkontur und ist auf dem Umfang mit Zähnen versehen.
• Fig. 4 zeigt eine Alternative zur Ausführung des Stabes 7. Sie weicht von der in Fig. dargestellten Form nur durch eine andere Ausgestaltung der "Flanken" ab.
• Es versteht sich, dass von den dargestellten Ausführungsformen in vielfacher Hinsicht abgewichen werden kann, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1

Infrarot-Strahler

2

Brennstoff/Luft-Zufuhr

3

Mischkammer

4

gasdurchlässige Platte

5

Brennraum

6

Vorstrahlkörper

7

Stab

Claims (6)

1. Als Flächenstrahler ausgebildeter Infrarot-Strahler (1) für gasförmige oder flüssige Brennstoffe mit einer Mischkammer (3) für Luft und Brennstoff, einer diese Mischkammer abschließenden gasdurchlässigen Platte (4) und einem sich daran anschließenden Brennraum (5), der durch einen Vorstrahlkörper (6) begrenzt ist, der aus Stäben (7) besteht,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   die Stäbe (7) des Vorstrahlkörpers (6) zumindest über den größten Teil ihrer Länge einen Querschnitt aufweisen, dessen Kontur zumindest auf einem Teilumfang streckenvergrößernde Abweichungen, ins besondere Vertiefungen und/oder Erhöhungen, von seiner geometrischen Grundform aufweist.
2. Infrarot-Strahler gemäß Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   die geometrische Grundform des Querschnitts elliptisch, insbesondere kreisförmig, oder polygonal ist oder einer Mischform aus beiden entspricht.
3. Infrarot-Strahler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   der Querschnitt der Stäbe (7) axialsymmetrischen Abweichungen in Form von Nuten oder Finnen aufweist.
4. Infrarot-Strahler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   die Stäbe folgende Abmessungen haben: Hauptdurchmesser (D) = 3 bis 8 mm, Nuten/Finnen: a = 0,5 bis 10 mm, bevorzugt 1,0 bis 5 mm; b = 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 2 mm; c = 0,5 bis 10 mm, bevorzugt 1,0 bis 5 mm.
5. Infrarot-Strahler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   die Stäbe aus Voll- oder Rohrmaterial bestehen.
6. Infrarot-Strahler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   als Werkstoff für die Stäbe Siliziumcarbid, Molybdändsilizid oder FeCrAl in Heizleiter-Legierung verwandt wird.

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