NL8500365A - RADIANT ENERGY BURNER. - Google Patents

Description

W^jwu |W ^ jwu |

« V I«V I

«t JJ

%%

Korte aanduiding: StralingsenergiebranderShort designation: Radiant energy burner

De uitvinding heeft betrekking op een stralingsenergiebrander, volgens de aanhef van conclusie 1.The invention relates to a radiant energy burner, according to the preamble of claim 1.

Stralingsenergiebranders maken gebruik van een verbrandingsele-ment dat doorlatend is voor deêasvormige brandstof en de brandstof 5 5 wordt verbrand met een verbranding van de vlamloze soort aan het bui tenoppervlak van het element teneinde in hoofdzaak stralingsenergie uit te zenden. In branders van deze soort is het van belang om de porositeit en de tegendruk van het verbrandingselement te regelen, teneinde het juiste verbrandingsrendement te verkrijgen en de mogelijkheid van 10 "terugblazen" of vrijkomen van de vlam van het oppervlak van de brander te minimaliseren.Radiant energy burners use a combustion element which is permeable to the ash-shaped fuel and the fuel is burned with a flameless type combustion at the outer surface of the element to emit substantially radiant energy. In burners of this type, it is important to control the porosity and back pressure of the combustion element, in order to obtain proper combustion efficiency and minimize the possibility of "blowback" or flame release from the surface of the burner.

In het verleden heeft een vorm van stralingsverbrandingselement bestaande uit een metalen binnenscherm dat bedekt was met een laag van willekeurig aangebrachte, korte keramische vezels. Elementen van deze 15 soort zijn vervaardigd door het onderdompelen van het scherm in een vormbak die een vloeibare brei van de keramische vezels bevatten en het daarna trekken van vacuum door het scherm, met als gevolg dat de vezels in een laag op het scherm worden af gezet. De verkregen, vacuum gevormde laag keramische vezels is bros en is zeer gevoelig voor bescha-20 diging tijdens transport en hanteren.In the past it has had a form of radiant combustion element consisting of a metal inner shield covered with a layer of randomly applied short ceramic fibers. Elements of this type are made by immersing the screen in a molding tray containing a liquid knit of the ceramic fibers and then drawing vacuum through the screen, resulting in the fibers being layered on the screen . The vacuum-formed layer of ceramic fibers obtained is brittle and is very sensitive to damage during transport and handling.

Tijdens het gebruik hebben de korte vezels in de vacuum gevormde laag de neiging om na verloop van tijd van elkaar te scheiden, wat tot gevolg heeft dat het verbrandingselement een niet uniforme porositeit krijgt, waar door het verbrandingsrendement wordt verlaagd 25 en de gebruiksduu^^or%t^r^rlK)rt.In use, the short fibers in the vacuum-formed layer tend to separate over time, resulting in the combustion element acquiring a non-uniform porosity, thereby reducing combustion efficiency and operating life. % t ^ r ^ rlK) rt.

Wanneer voorts de vacuum gevormde, vezelachtige bedekking wordt weggebroken, of wel door beschadiging of tijdens het gebruik, kan er een uitbreek ontstaan waarin een vlamcensor het stelsel buiten bedrijf zal plaatsen als gevolg van een significante verandering van het 30 verbrandingspatroon. Wanneer een uitbraak geen gevaarlijke situatie vormt is het een hinderlijk vraagstuk.Furthermore, if the vacuum-formed fibrous cover is broken off, either through damage or during use, an outbreak may arise in which a flame sensor will decommission the system due to a significant change in the combustion pattern. When an outbreak is not a dangerous situation, it is a bothersome issue.

Voor het verschaffen van bescherming voor de breekbare, vacuum gevormde bedekking heeft men in het verleden pogingen gedaan voor het opsluiten van het verbrandingselement in een beschermende buitenkous, 35· zoals beschreven in het octr.ooischrif t US-A-3-275.497 en 3.179.156.To provide protection for the frangible vacuum formed cover, attempts have been made in the past to enclose the combustion element in a protective outer sleeve, as described in U.S. Patent Nos. 3-275,497 and 3,179. 156.

Het gebruik echter van een beschermend buitenscherm geeft een aanzien-BAD 0»JIGjNALermindering van rendement van de stralingsverwarmingsbewer- 8500365 - 2 - . . ! king en draagt bij tot onnodige kosten.However, the use of a protective outer shield gives a significant BAD 0 »JIGjNAL reduction in efficiency of the radiant heating processor. . ! king and contributes to unnecessary costs.

De uitvinding betreft een stralingsenergiebrander voorzien van een verbeterd verbrandingselement. In de voorkeursvorm omvat het ver-brandingselement een in hoofdzaak cilindrisch, metalen scherm of drager, 5 en een geweven weefselkous die uit continue keramische vezels is samengesteld, is om het scherm aangebracht. De einden van de kous zijn aan de metalen drager bevestigd, terwijl het middengedeelte van de kous zonder bevestiging is. Tijdens het gebruik levert een ventilator een gas-vormigg brandstofmengselèan de binnenzijde van^cilindrische drager en 10 het mengsel stroomt buitenwaarts door de drager en het weefsel, waar het aan het buitenoppervlak van het weefsel wordt verbrand voor het primair Γ uitzenden van een stralingsvorm van een energie.The invention relates to a radiant energy burner provided with an improved combustion element. In the preferred form, the combustion element comprises a generally cylindrical, metal screen or support, and a woven fabric sleeve composed of continuous ceramic fibers is arranged around the screen. The ends of the stocking are attached to the metal support, while the middle part of the stocking is without attachment. In use, a fan supplies a gaseous fuel mixture to the inner side of the cylindrical support and the mixture flows outward through the support and the tissue, where it is burned at the outer surface of the tissue to emit a radiation form of a primary form. energy.

Daar het geweven keramische weefsel buigzaam is en niet bros, is het verbrandingselement uiterst duurzaam en kan het zonder beschadi-Ί5 ging worden gehanteerd.Since the woven ceramic fabric is flexible and not brittle, the combustion element is extremely durable and can be handled without damage.

Daar het weefsel uit continue vezels is samengesteld is er geen verlies aan vezelgehalte tijdens het gebruik, met als gevolg dat de levensduur wordt vèrlengd.Since the fabric is composed of continuous fibers, there is no loss of fiber content during use, with the result that the service life is extended.

Ook zal de porositeit van het weefsel gedurende het gebruik in 20 hoofdzaak gelijk blijven, wat een uniforme verbranding verbetert.Also, the porosity of the fabric will remain substantially the same during use, which improves uniform combustion.

Het geweven weefsel is in verschillende kwaliteiten verkrijgbaar teneinde de gewenste porositeit te verkrijgen die afhankelijk is van de bepaalde toepassing of het gebruik.The woven fabric is available in different grades to achieve the desired porosity depending on the particular application or use.

Daar het geweven weefsel niet over zijn gehele lengte aan de 25 metalen drager is bevestigd, maar slechts aan zijn^gecleelten, is het verschil in uitzettingscoëfficient tussen het weefsel en het metalen scherm geen factor die de levensduur beperkt. Het weefsel is in staat tot het compenseren van de grotere uitzetting van het scherm bij hoge ' temperaturen. Dit is een belangrijke verbetering boven een met vacuum 30 gevormde, keramische laag die over zijn gehele lengte aan het metalen draagscherm is bevestigd. In dit laatst genoemde stelsel kunnen er, als gevolg van het verschil in uitzettingscoëfficient tussen de twee materialen, spanningen worden gevormd in de met vacuum gevormde bedekking, die het scheuren en de breuk van de bedekking veroorzaken.Since the woven fabric is not attached to the metal support along its entire length, but only clinged to it, the difference in expansion coefficient between the fabric and the metal screen is not a factor that limits the life. The fabric is able to compensate for the greater expansion of the screen at high temperatures. This is a significant improvement over a vacuum formed ceramic layer attached to the metal support screen along its entire length. In the latter system, due to the difference in expansion coefficient between the two materials, stresses can be formed in the vacuum-formed coating, which cause the cracking and breakage of the coating.

35 Andere doeleinden en voordelen zullen naar voren treden uit de onderstaande beschrijving van bijgaande tekening van een voorkeurs-ΒΑθΐ0£ΒβΰΝ£&/Όπη van de uitvinding.Other objects and advantages will emerge from the description below of the accompanying drawing of a preferred invention.

Fig. 1 is een zijaanzicht met in doorsnede weggebroken o k n e\ ί β e . . . .! \ ( - 3 - delen van het verbrandingselement voor een stralingsenergiebrander.Fig. 1 is a side view with section broken away. . . .! \ (- 3 - parts of the combustion element for a radiant energy burner.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede over de lijn 2-2 in fig. 1.Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1.

Fig. 3 is een gedeeltelijke doorsnede op vergrote schaal die de verbinding toont van de weefselkous met de metalen drager.Fig. 3 is an enlarged partial sectional view showing the connection of the tissue stocking to the metal support.

5 Fig. 1 toont een·verbranÖngselement 1 dat bestemd is voor ge bruik in een stralingsenergiebrander. Het verbrandingselement omvat een bevestigingsflens 2, die bestand is om te worden verbonden met een geschikte draagconstructie of huis en is bevestigd aan een inlaatlei-ding 3. Een in hoofdzaak cilindrische, opengewerkte metalen drager of 10 scherm 4 is om het einde van de leiding 3 bevestigd en s€ekt zich vanaf de bevestigingsflens 2 buitenwaarts uit. Een einddeksel 5 is irihet buiteneinde van het cilindrische scherm 4 geplaatst voor het afsluiten van het buiteneinde.FIG. 1 shows a combustion element 1 intended for use in a radiant energy burner. The combustion element includes a mounting flange 2, which is resistant to be connected to a suitable supporting structure or housing and is attached to an inlet pipe 3. A substantially cylindrical, openwork metal support or screen 4 is around the end of the pipe 3 attached and extends outwardly from the mounting flange 2. An end cover 5 is placed in the outer end of the cylindrical screen 4 to close the outer end.

Volgens de uitvinding is een geweven weefselkous 6 om het scherm 15 4 geplaatst. De kous 6 is gevormd uit continue, keramische vezels die in staat zijn tot het doorstaan van temperaturen hoger dan 1800° F.According to the invention, a woven fabric stocking 6 is placed around the screen 15. Stocking 6 is formed from continuous ceramic fibers capable of withstanding temperatures above 1800 ° F.

De kous kan, bij voorbeeld, zijn geweven uit keramische vezels die onder de naam Nextel (3M Company) worden verkocht, welke continue, polykristallijne, metaaloxidevezels zijn, waarbij de metaaloxiden 20 bestaan uit 62% aluminiumoxide, 14% boriumoxide, en 24% siliciumdioxide, in gewichtsprocenten.The sleeve may, for example, be woven from ceramic fibers sold under the name Nextel (3M Company), which are continuous polycrystalline metal oxide fibers, the metal oxides consisting of 62% aluminum oxide, 14% boron oxide, and 24% silicon dioxide. , in percent by weight.

De einden van de kous 6 zijn met het scherm 4 verbonden door verbindingssamenstellen, zoals met 7 zijn aangegeven. Elk verbin-dingssamenstel 7 omvat een gebruikelijke metalen beugel 8, die in een 25 ringachtige huls 9 uit keramisch weefsel is aangebracht. De huls 9 kan uit het zelfde materiaal zijn vervaardigd als de kous 6.The ends of the sleeve 6 are connected to the screen 4 by connection assemblies, as indicated by 7. Each connection assembly 7 comprises a conventional metal bracket 8, which is arranged in an annular sleeve 9 of ceramic fabric. The sleeve 9 can be made of the same material as the sleeve 6.

De ringachtige huls 9 is voorzien van een opening waardoor zich het vrije einde van de bevestigingsbeugel 8 uitstrekt. Nadat de be-vestigingsbeugel 8 vast aan de kous 6 is geklemd kan het uitstekende 30 einde van de bevestigingsbèugel op de plaats van de opening in de huls 9 worden doorgesneden, zodat het einde van de bevestigingsbeugel niet wordt blootgesteld. Dit soort van bevestigingssamenstel 7 neemt elk direct contact weg tussen de metalen bevestigingsbeugel 8 en de weefselkous 6 en geeft hierdoor minimale slijtage van de kous 6 35 wanneer ' tijdens het gebruik het scherm en de kous uitzetten. Verder beschermt de buitenlaag van de ringachtige huls 9 de metalen bevesti-BAD §8i£y[^jgel 8 tegen de hoge temperaturen die tijdens het gebruik van de brander worden opgewekt.The ring-like sleeve 9 is provided with an opening through which the free end of the mounting bracket 8 extends. After the mounting bracket 8 is clamped tightly to the sleeve 6, the protruding end of the mounting bracket at the location of the opening in the sleeve 9 can be cut, so that the end of the mounting bracket is not exposed. This type of fastening assembly 7 removes any direct contact between the metal fastening bracket 8 and the tissue stocking 6 and thereby minimizes wear on the stocking 6 when the screen and the stocking expand during use. Furthermore, the outer layer of the annular sleeve 9 protects the metal fastening tube 8 from the high temperatures generated during the use of the burner.

λ t Λ Λ 7 C e -4-λ t Λ Λ 7 C e -4-

Zoals het duidelijkst in fig. 3 zichtbaar is, is het bevestigings samenstel 7 aangebracht aan het buiteneinde van het scherm 4, aangrenzend van het einddeksel 5, in een groef 10 in het scherm 4 geplaatst .As most clearly seen in Fig. 3, the mounting assembly 7 disposed at the outer end of the shield 4, adjacent the end cover 5, is placed in a groove 10 in the shield 4.

5 Het gasvormige brandstofmengsel, dat een mengsel kan zijn van een gas, zoals : aardgas, propaan of dergelijke, en lucht wordt in het inwendige van het scherm 4 ingebracht via de inlaatleidingldoor een ventilator, die^Ëoodzakeiijke druk verschaft voor het persen van het gasvormige brandstoftaengsel door de weefselkous 6.The gaseous fuel mixture, which may be a mixture of a gas, such as: natural gas, propane or the like, and air is introduced into the interior of the screen 4 via the inlet conduit through a fan, which provides necessary pressure for pressing the gaseous fuel mixture through the tissue stocking 6.

10 De brandstof wordt door een standaardontstekingseenheid 11 aan het buitenoppervlak van de kous 6 ontstoken. Het resultaat is een vlamloze soort van. verbranding aan het buitenoppervlak van de geweven weefselkous 6, die in hoofdzaak het uitstralen van stralingsenergie tot gevolg heeft-.The fuel is ignited by a standard ignition unit 11 on the outer surface of the stocking 6. The result is a flameless kind of. combustion on the outer surface of the woven fabric stocking 6, which mainly results in the radiating of radiant energy.

15 De stralingsbrander volgens de uitvinding kan op zeer veel ver schillende wijzen worden toegepast, zoals in ruimteverwarmers, ketels, warmwater boilers, e.d. Bij gebruik in een warmwaterboiler, zal de stralingsbrander in een verwarmingskamer worden opgesloten, zodat hij niet in rechtstreekse aanraking is met het te verwarmen water.The radiant burner according to the invention can be applied in many different ways, such as in space heaters, boilers, hot water boilers, etc. When used in a hot water boiler, the radiant burner will be enclosed in a heating chamber, so that it does not come into direct contact with the water to be heated.

20 Daar het geweven keramische weefsel een buigzaam materiaal is verschaft het een uiterst duurzaam verbrandingselement, dat de vraagstukken wegneemt die optraden bij de met vacuum- gevormde verbrandings-elementen, zoals in het verleden werden gebruikt.Since the woven ceramic fabric is a flexible material, it provides an extremely durable combustion element, which removes the problems that arose with the vacuum-formed combustion elements as used in the past.

Door dat het weefsel uit continue vezels is gevormd, wordt als 25 verder voordeel het verlies van vezelgehalte tijdens het gebruik weggenomen, met als gevolg dat de porositeit van het weefsel tijdens het gebruik in hoofdzaak uniform.zal blijven.As a further advantage of the fabric being formed from continuous fibers, the loss of fiber content during use is eliminated, with the result that the porosity of the fabric will remain substantially uniform during use.

Daar de kous slechts aan zijn eindgedeeelten aan de metalen drager is bevestigd, kan de metalen drager of het scherm bij bloot-30 stelling aan hoge temperaturen ten opzichte van het weefsel bewegen of uitzetten. Dit is een aanzienlijke verbetering boven het met vacuum gevormde, vezelachtige element, waarbij de vezelachtige laag over zijn gehele lengte aan de drager is vastgehecht. Als gevolg van het belangrijke verschil in uitzettingscoëfficienten tussen het keramische vezel-35: materiaal en de onderliggende metalen drager in het met vacuum gevormdeSince the sleeve is attached to the metal support only at its end portions, the metal support or screen can move or expand when exposed to high temperatures relative to the fabric. This is a significant improvement over the vacuum-formed fibrous element, the fibrous layer being adhered to the support over its entire length. Due to the important difference in expansion coefficients between the ceramic fiber-35 material and the underlying metal support in the vacuum-formed

element, onstaan er in de vezelachtige bedekking spanningen die breuk BAD ORJGlftALelement, stresses arise in the fibrous covering that break BAD ORJGlftAL

en uiteindelijk scheuren tot gevolg kunnen hebben.and eventually rupture.

85003658500365

Claims (6)

1. Stralingsenergiebrander, voorzien van een verbrandingsele-ment met een poreuze metalen drager welke een binnenoppervlak en een buitenoppervlak heeft, met het kenmerk, dat aan het buitenoppervlak van 5 de drager een geweven weefsel is aangebracht dat is samengesteld uit in hoofdzaak continue, keramische vezels, waarbij verbindingsmiddelen aanwezig zijn voor het bevestigen van de eindgedeelten van het weefsel aan de drager, terwijl het middengedeelte van het weefsel vrij is van de bevestiging aan deze drager, waarbij . toevoermiddelen een venti-10 lator omvatten voor het toevoeren van een gasvormige brandstof door de drager en het weefsel heen, en brandstofontstekingsmiddelen aangrenzend van het buitenoppervlak van het weefsel zijn aangebracht voor het ontsteken van de brandstof.Radiant energy burner, provided with a combustion element with a porous metal support which has an inner surface and an outer surface, characterized in that a woven fabric composed of substantially continuous ceramic fibers is arranged on the outer surface of the support wherein connection means are provided for securing the end portions of the fabric to the wearer, while the middle portion of the fabric is free of attachment to this wearer, wherein. supply means includes a fan for supplying a gaseous fuel through the support and fabric, and fuel ignition means disposed adjacent the outer surface of the fabric to ignite the fuel. 2. Brander volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat de metalen: 15 drager in hoofdzaak cilindrisch van vorm is, waarbij het weefsel een cilindrische kous is die om de drager is aangebracht.2. Burner according to claim 1, characterized in that the metal: carrier has a substantially cylindrical shape, the fabric being a cylindrical sleeve arranged around the carrier. 3. Brander volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de verbindingsmiddelen een ringachtig bevestigingsorgaan omvatten dat elk einde van de kous aan de drager bevestigt,. 20Burner according to claim 2, characterized in that the connecting means comprise an annular fastening member which attaches each end of the stocking to the support. 20 4.Brander volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het beves tigingsorgaan van metaal is en in een ringachtige huls van geweven keramisch weefsel is opgesloten.Burner according to claim 3, characterized in that the fastening member is made of metal and is enclosed in an annular sleeve of woven ceramic fabric. 5. Stralingsenergiebrander, voorzien van een verbrandingselement dat een in hoofdzaak cilindrische, opengewerkte, metalen drager omvat 25 met een binneneinde en een buiteneinde, waarbij het buiteneinde van de drager door een deksel is afgesloten, met het kenmerk, dat een buigzame, geweven weefselkous die uit in hoofdzaak continue keramische vezels is samengesteld aan het buitenoppervlak van de drager is aangebracht en zich in hoofdzaak over de volle lengte van de drager 30 uitstrekt, terwijl bevestigingsmiddelen de einden van de kous aan de drager bevestigen met het gedeelte van de kous tussen de bevestigingsmiddelen liggend vrij van bevestiging aan de drager, terwijl toevoermiddelen in verbinding staan met het binneneinde van de drager en een ventilator omvatten voor het toevoeren van een gasvormig brand-35 stofmengsel aan de binnenzijde van de drager, welk brandstofnengsel buitenwaarts door de drager en de weefselkous stroomt, en brandstofontstekingsmiddelen aangrenzend van het buitenoppervlak van de kous BAD ORIGINAL zijn aahgebracht voor het ontsteken van brandstof. ft 5 o o 3 6 R „ . « ^ I *· - 6 -5. Radiant energy burner, comprising a combustion element comprising a generally cylindrical, openwork metal support with an inner end and an outer end, the outer end of the support being closed by a cover, characterized in that a flexible woven fabric stocking which composed of substantially continuous ceramic fibers is applied to the outer surface of the support and extends substantially the full length of the support 30, while fasteners attach the ends of the stocking to the support with the portion of the stocking between the fasteners lying free from attachment to the support, while supply means communicate with the inner end of the support and include a fan for supplying a gaseous fuel mixture to the interior of the support, the fuel mixture flowing outward through the support and the tissue stocking , and fuel ignition means adjacent to the outside The surface of the BAD ORIGINAL stocking is fitted for igniting fuel. ft 5 o o 3 6 R „. «^ I * · - 6 - 6. Brander volgens conclusie 5, vanet het kenmerk, dat de bevestigingsmiddelen een ringvormig bevestigingsorgaan omvatten en een laag · geweven keramisch materiaal die tussen elk bevestigingsorgaan en de kous is aangebracht. BAD ORIGINAL 85003656. Burner according to claim 5, characterized in that the fastening means comprise an annular fastening member and a layer of woven ceramic material which is arranged between each fastening member and the stocking. BAD ORIGINAL 8500365