RADIATION BURNER

Abstract: 1. Radiant burner, in which a burner for pressurized fuel together with a one-piece mixing chamber (2) of rectangular layout is attached to a plane and in mounted position horizontally arranged top of a reflector (6), said reflector (6) diverging from the top downwards, whereas a connecting pipe (7') designed for the self-suction of the combustion air passes through one of the narrow faces of the reflector (6), characterized in that the burner (1) with the upstream mixing chamber (2) is attached by means of webs (8) in such a way to the top of the reflector (6) that it lies within a reflector chamber (3) designed for the admission of the combustion gases, and that the area (9) which forms the top of the reflector (6) is larger than a plate of the burner (1) which limits the mixing chamber (2) downwards, in order to enable a flow around the mixing chamber.

Description: Strahlungsbrenner BESCHREIBUNG: Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsbrenner, bei welchem unter Druck stehender Brennstoff in eine Kamner injiziert und Verbrennungsluft zugemischt wird, während die abgeleiteten Verbrennungsgase die Innenwand eines nach unten divergierenden Reflektors aufheizen und fühlbare Wärme an wenigstens die Verbrennungsluft rekuperativ übertragen. Ein derartiger Strahlungsbrenner ist nach der DE-OS 21 07 514 bekannt. Der kegelstumpfartige ausgebildete Reflektor schliesst mit einer von einer Brennerplatte gebildeten Scheitel ebene ab. In den Reflektorraum ist ein mittig von der Basisebene ausgehender, sich nach oben öffnender Konus eingesetzt, der die Verbrennungsgase innerhalb des Reflektorraums umleitet und sie durch die mehrschichtige Reflektorwand führt, wobei die Verbrennungsgase im Gegenstrom fühlbare Wärme an die Verbrennungsluft abgeben, welche mittels eines Gebläses gefördert wird.Somit geben die Verbrennungsgase zunächst ihre Wärme an die Wände des Reflektors ab, welche die aufgenommene Energie entsprechend ihrer Temperatur abstrahlen. Danach wird die noch verbleibende, restliche Energie der Verbrennungsgase, wie beschrieben, noch weiterhin genutzt. Die bekanntgewesene Ausführungsform bedingt einen kompliziert gestalteten Reflektor und infolge der Mehrschichtigkeit gleichfalls eine aufwendige Ausbildung der Reflektorwände. Hinzu kommt, dass eine unmittelbare Wärmeabstrahlung von der Platte des Brenners nicht möglich ist, weil der in den Reflektor eingesetzte Konus diese Strahlung abschirmt. Es kommt daher zu einer Strahlungsreflektion und letztlich zu einer Herabsetzung der Strahlungstemperatur, so dass die Abstrahlung erheblich beeinträchtigt wird. Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsbrenner der bezeichneten Art dahingehend zu gestalten, dass einerseits die Vorteile der Abwärmeausnutzung der Verbrennungsgase erhalten bleiben, und dass andererseits die Strahlungsleistung wesentlich verbessert wird. Diese Aufgabenstellung wird durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, gelöst. Bei dieser Anordnung ist die Abstrahlung vom Brenner in keiner Weise beeinträchtigt. Da es darüber hinaus innerhalb des Reflektorraums zu einem Stau der erzeugten Verbrennungsgase kommt, die von erheblicher Temperatur sind, wird das aus Brennstoff, und zwar in der Regel aus Brenngas, und das aus Luft bestehende verbrennungsfähige Gemisch innerhalb der Mischkammer besonders wirkungsvoll erhitzt. Die Brennkammer ist nämlich it ihren Wänden unmittelbar dem heissen Verbrennungsgas ausgesetzt, so daB die Wärmeübertragung besonders wirksam ist. Ferner steht die Hischkaer unter der Einwirkung von Wärmestrahlung, die von den Wänden des Reflektors ausgeht. Im Ergebnis wird somit nicht nur ein hoher konvektiver Wärmeübergang erreicht, sondern ein zusätzlicher, beträchtlicher Wärmeübergang durch Strahlung. Es ist zweckmässig, wenn ein für die Selbstansaugung der Verbrennungsluft ausgebildetes AnschluBrohr für das Brenngas aus einer der schmalen Stirnseiten des Reflektors herausgeführt ist oder überhaupt ausserhalb des Reflektors angeordnet wird. Dieses Anschlussrohr wird dabei, wie an sich bekannt, als Venturi-Rohr gestaltet, bei welchem gasför mager Brennstoff die zentrale Düse beaufschlagt, so dass die erforderliche Menge an Verbrennungsluft angesaugt wird. Demgegenüber ist die mit des Brenner einteilig gestaltete Mischkammer vollständig innerhalb des Reflektorrauis aufgenommen. Diesem Zweck dienen insbesondere Stege, mit denen die Mischkammer am Scheitel des Reflektors befestigt ist. In vorteilhafter Weiterentwicklung lässt sich die Befestigung auch mit- tels eines oder niehrerer Verbindungsrohre vornehmen, die zu einem an der AuBenwand des Reflektors angebrachten Anschlussrohr führen. Man spart auf diese Weise nicht nur die Stege ein, sondern erzielt eine weitere Yorwärsung des durch die Verbindungsrohre strömenden Gemisches. Der Scheitel des sich nach unten öffnenden Reflektors ist schon aus Gründen der Befestigung der Mischkammer zweckmässig eine im wesentlichen horizontal liegende Fläche. Letztere kann zweckmässig auch noch mit einer Keramikplatte mit guten Wärmeisolationseigenschaften verkleidet sein. Eine derartige Keramikplatte hat den Vorteil, bei oberflächlicher Erhitzung mit einem sehr hohen Einissionskoeffizienten Wär ie abzustrahlen. Während demnach die Platte des Brenners als primäre Strahlungsfläche wirkt, vermag der Insbesondere keramisch verkleidete Scheitel des Reflektors als sekundäre Heizfläche zu wirken. Die letztgenannte Wirkung lässt sich noch steigern, wenn die den Scheitel des Reflektors bildende Fläche bzw. die erwähnte Keramikplatte grösser als die Platte des die Mischkammer nach unten begrenzenden Brenners ausgeführt sind. Damit wird zugleich ein grösserer Wärmestrahlungsanteil auf die Mischkammer übertragen. Innerhalb des Reflektorraums stellt sich eine Zirkulationsströmung des Verbrennungsgases ein, die vom Brenner fortwährend abströmen und, nachdem sie den Reflektorraum ausgefüllt haben, aus letzterem entlang einer der Unterkanten austreten. Um den Wärmeaustausch zwischen der Mischkammer und der Zirkulationsströmung zu vergrössern, werden die von der Brennerplatte ausgehenden und sich in Richtung auf den Scheitel erstreckenden Wände der Mischkammer zweckmässig konkav ausgeführt. Sie passen sich damit der sich bildenden Strömung geometrisch an und vergrössern weiterhin die Wärneaustauschfläche. Eine weitere Steigerung der Wärmeabstrahlung lässt sich dadurch erreichen, dass auch die Reflektorwände eine erhebliche Aufheizung erfahren. Zu diesem Zweck sind sie vorteilhaft aus aussenseitig wärmeisolierten Blechtafeln gestaltet. Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Zu Fig. 1 erkennt man einen Reflektor 6, der aus nach unten divergierenden Reflektorwänden 12 gebildet ist. Die vordere, in der Zeichnungsebene liegende Stirnwand ist nicht dargestellt. Der Grundriss des Reflektors 6 ist mithin rechteckig. Gleichfalls von rechteckigem Grundriss sind die Platte des Brenners 1 und die Mischkammer 2. Letztere ist mit Stegen 8 an die horizontale Fläche 9 des Scheitels des Reflektorraums 3 angeschlossen. Somit kann sich im Reflektorraum 3 eine Strömung der Verbrennungsgase ausbilden, die entsprechend den Stromlinien 13 verläuft. Wenn die Wände der Mischkammer konkav ausgeführt werden, wie in der gestrichelten Darstellung bezeichnet ist, lässt sich der konvek tive Warmeubtrgöng, wle beschrieben, erhohen. Die Verbrennungsgase strunen schlieI.lich entlang der unteren Kanten 4, 5 des Reflektors 6 aus dem Reflektorrau 3 ab, nachdem sie ihre fühlbare Wärme zum erheblichen Teil auf die Mischkamuer 2, die Reflektorwände 12 und die im Reflektorscheitel voryesehene Keramikplatte 10 übertragen haben. Das Anschlubrohr für die Versorgung mit Brenngas und Verbrennungsluft kann, wie mit 7' bezeichnet, eine der SctN.lseiten des Reflektors durchsetzen. Es kann aber auch an der Aussenseite befestigt werden, wie mit 7 dargestellt. In nicht dargestellter Weise wird Brenngas in Richtung des Pfeiles 14 eingeführt, welches sich die Verbrennungsluft ansaugt. Anstelle der Stege 8 konnen vom Anschlussrohr 7 auch Verbindungsrohre ausgehen, die in die Mischkammer 2 führen und letztere zugleich im Scheitel des Reflektorraums 3 zu befestigen gestatten. Der Reflektor kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch eine im Querschnitt parabolische Wandung aufweisen. Dieser hat über die von parabolischen Reflektoren her bekannte Reflektionswirkung hinausgehend noch den Vorteil, dass man ihn aus einem einzigen rechteckigen Blechzuschnitt leicht biegen kann. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor asynetrisch ausgebildet. Wenn dies in der Form geschieht, wie es beispielsweise Fig. 2 zeigt, so wird ein besonders breites Strahlungsfeld geschaffen. Zu diese Zweck ist eine Reflektorwand 15, welche einen Brenner 1 mit einer Mischkammer 2 oder auch noch einen zweiten Brenner 1' mit einer zweiten Mischkammer 2' trägt, geneigt angeordnet. An die obere Kante 16 der Brennerwand 15 schliesst sich eine breite Reflektorwand 17 in Richtung nach unten an, während sich an die untere Kante 18 der Reflektorwand 15 eine nur verhältnismässig schmale Reflektorwand 19 anschliesst. Wenn im Reflektorraum 3, wie Fig. 2 zeigt, zwei Brenner 1, 1' angeordnet sind, lässt sich nicht nur die Leistung steigern, sondern bei Verschwenkbarkeit der Brenner um ihre Längsachsen 20, 20' auch noch eine Anpassung an besondere Abstrahlungsbedingungen verwirklichen. Die Bren ner 1, 1' sind fur diesen Zweck bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Infolge der Zirkulationsströmung, wie sie in Fig. 1 mit den Stromlinien 13 dargestellt ist, wird für beide Mischkammern 2 und 2' eine befriedigende Vorwärmung des Brenn-Luft-Gemisches durch die heissen Verbrennungsgase sichergestellt.

Claims: Patentansprüche: 1. Strahlungsbrenner, bei welchem unter Druck stehender Brennstoff in eine Kaer injiziert und Verbrennungsluft zugenischt wird, während die abgeleiteten Verbrennungsgase die Innenwand eines nach unten di vergierenden Reflektors aufheizen und fuhlbare Wärme an wenigstens die Verbrennungsluft rekuperativ übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1) mit einer ihm vorgeschalteten Mischkammer (2) in nerhalb des Reflektorrauxs (3) angeordnet ist, der seinerseits für die Aufnah e der Verbrennungsgase ausgeführt ist. 2. Strahlungsbrenner nach Patentanspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1) mit seiner Mischkammer (2) und dem Reflektor (3) von rechteckigem Grundriss sind, und dass ein für die Selbstansaugung der Verbrennungluft ausgeführtes Anschlussrohr (7') eine der schmalen Stirnseiten des Reflektors (6) durchsetzt. 3. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner ( it der Mischkammer (2) einteilig ausgeführt und letztere mittels Stegen (8) all Scheitel des Reflektors (6) befestigt ist. 4. Strahlungsbrenner nach Patentanspruch 1, dadurch gebennze7chnet, dass eine für die Selbstansaugung der Verbrennungsluft ausgeführtes An schlussrohr (7) der fischkawrer (2) ausserhalb des Reflektors (6) an dessen Aussenwand befestigt ist. 5. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel des Reflektors (6) als eine ebene, im wesentlichen horizontal liegende Flache (9) ausgebildet ist. 6. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel des Reflektors (6) mit einer Keramikplatte (10) von guten Wärmeisolationseigenschaften versehen ist. 7. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Scheitel des Reflektors (6) bildende Fläche (9) bzw. die Keramikplatte (10) grösser als eine die Mischkammer (2) nach unten be grenzende Platte des Brenners (1) ist. 8. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer mit von der Platte des Brenners (1) ausgehenden und sich zum Reflektorscheitel hin erstreckenden, konkaven Wänden (11) ausgeführt ist. 9. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorwände (12) aus aussenseitig wärmeisolierten Blech tafeln bestehen. 10. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vom an der Aussenwand des Reflektors (6) angebrachten Anschlussrohr (7) Verbindungsrohre in die Mischkammer (2) führen, die zugleich der Befestigung der Mischkammer am Scheitel des Reflektors (6) dienen. 11. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 4, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor eine im Querschnitt parabolische Wandung aufweist. 12. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 4, 8.und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor im Querschnitt derart asymmetrisch ist, dass eine wenigstens einen Brenner (1) mit Mischkammer (2) tragende Reflektor wand (15) geneigt ist, wobei sich an ihre obere Kante (16) eine brei tere Reflektorwand (17) in Richtung nach unten anschliesst, während von ihrer unteren Kante (18) eine schmalere Reflektorwand (19) nach unten ausgeht. 13. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Brenner (1, 1') mit Mischkammer (2, 2') parallel zueinander im Reflektorraum (3) angeordnet sind. 14. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Brenner (1, 1') mit ihren Mischkammern (2, 2') um ihre Längsachsen (20, 20') verschwenkbar sind.

Inventors: BRUGGEMANN, REINHOLD, DIPL.-ING., FREISENHAUSEN, DIETER, DIPL.-ING., HEIN, ALFRED, DIPL.-ING., REITSCH, LOTHAR, DIPL.-ING., WERNICKE, KLAUS, Brüggemann, Reinhold, Dipl.-Ing.
Applicants: GOGAS GOCH GMBH & CO
Application year: 1985
Main classification: F24C1
IPC codes: F24C1, F24C3