Brennerelement

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Brennerelement aus keramischem Material in im Wesentlichen rohrförmiger Ausgestaltung für einen Strahlungsbrenner, insbesondere Infrarotstrahlungsbrenner, der mit flüssigen oder gasförmigen, insbesondere fossilen Brennstoffen betreibbar ist, mit mehreren plattenförmigen Keramikelementen, die im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und über ihre gesamte Fläche eine Vielzahl von Durchtrittskanälen für das Brennstoff-Luftgemisch aufweisen, wobei die Keramikelemente in einem geschlossenen Polygonzug zueinander angeordnet sind und einen Keramikmantel bilden.

[0002] Derartige Brennerelemente sind aus der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 0 536 706 A2 ein Verfahren zum Herstellen eines Flammenhalters für einen Strahlungsbrenner und einen nach diesem Verfahren hergestellten Flammenhalter. Dieser vorbekannte Flammenhalter für Strahlungsbrenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe besteht aus einem keramischen Formkörper, der im Plasmaspritzverfahren aufgebaut ist. In diesem plasmakeramischen Formkörper sind mittels Laserstrahl Durchtrittskanäle für das Brennstoff-Luftgemisch gebohrt. Nachteil dieses vorbekannten Flammenhalters ist, dass seine Herstellung sehr aufwendig ausgebildet ist und dass hierdurch sehr hohe Produktionskosten entstehen.

[0003] Ferner ist aus der EP 0 382 674 A2 ein Infrarotstrahlungsbrenner bekannt, der aus einem korrosionsbeständigen Siebmantel besteht, auf welchem eine dicke, poröse Ummantelung aus keramischen Fasern aufgebracht ist. Auch dieser vorbekannte Strahlungsbrenner hat den Nachteil, dass seine Herstellung aufwendig, technisch kompliziert und damit sehr kostenintensiv ist. Ferner besteht bei diesem vorbekannten Strahlungsbrenner die Gefahr, dass durch das Aufbringen der dicken, porösen Ummantelung aus keramischen Fasern eine im Wesentlichen ungleichmäßige Ummantelung geschaffen wird, die insbesondere zu einer ungleichmäßigen Verbrennung auf der Mantelfläche führen kann.

[0004] Aus der DE 1 815 256 A, von der die Erfindung als nächstliegendem Stand der Technik ausgeht, ist ein Brennerelement aus keramischem Material in im Wesentlichen rohrförmiger Ausgestaltung für einen Strahlungsbrenner bekannt. Dieses Brennerelement weist mehrere plattenförmige Keramikelemente auf, die über ihre gesamte Fläche eine Vielzahl von Durchtrittskanälen für das Brennstoff-Luftgemisch aufweisen, wobei die Keramikelemente in einem geschlossenen Polygonzug zueinander angeordnet sind. Das vorbekannte Brennerelement besteht somit aus mehreren Wände bildenden Keramikplatten, die in Form eines Achtecks angeordnet sind.

[0005] Weiterhin ist ein entsprechendes Brennerelement auch aus der FR 2 503 836 A bekannt, bei dem Keramikplatten in einem geschlossenen Polygonzug angeordnet sind. In beiden Fällen ist es aber als nicht vorteilhaft zu betrachten, dass die Oberflächen benachbarter Keramikplatten eben ausgebildet und im Winkel zueinander verlaufen, so dass sich oberhalb der jeweiligen Keramikplatten ein rechteckförmiges Strahlungsprofil ausbildet. Hierdurch ist ein durchgängig, über die gesamte Mantelfläche des Brennerelementes im Wesentlichen identisch ausgebildetes Strahlungsprofil nicht möglich.

[0006] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennerelement dahingehend weiterzubilden, dass es in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar ist, wobei über die gesamte Außenoberfläche des Brennerelementes eine im Wesentlichen gleichmäßige Verbrennung sichergestellt sein soll.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabenstellung sieht vor, dass die Keramikelemente miteinander verbunden sind, dass die Außenflächen der Keramikelemente konvex ausgebildet sind und dass die Keramikelemente derart zueinander angeordnet sind, dass der Keramikmantel eine im Wesentlichen der Mantelfläche eines Zylinders entsprechend ausgebildete Außenmantelfläche aufweist.

[0008] Demzufolge besteht das erfindungsgemäße Brennerelement aus mehreren quaderförmigen Keramikelementen, wobei benachbart zueinander angeordnete Keramikelemente an ihren Längskanten miteinander verbunden sind. Die zusammengefügten Keramikelemente bilden somit ein Brennerelement in im Wesentlichen rohrförmiger Ausgestaltung, wobei der Polygonzug mit zunehmender Anzahl von Keramikelementen sich zunehmend einer zylindrischen Ausgestaltung des Brennerelementes annähert.

[0009] Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Keramikelemente im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Kanten auf der Außenmantelfläche abgerundet sind. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass bereits bei Verwendung von wenigen Keramikelementen, beispielsweise von sechs Keramikelementen, eine im Wesentlichen zylindrische Außengestalt des Brennerelementes erzielt wird. Durch die zylindrische Außenmantelfläche wird eine gleichmäßige Verbrennung auf der Außenmantelfläche des Brennerelementes bereitgestellt, so dass über die gesamte Außenmantelfläche des Brennerelementes gleiche bzw. gleichbleibende Bedingungen, insbesondere Verbrennungstemperaturen herrschen.

[0010] Ergänzend kann bei einem erfindungsgemäßen Brennerelement vorgesehen sein, dass die Keramikelemente auf ihrer Innenfläche konkav ausgebildet sind. Es ergibt sich dann eine zylinderförmige Öffnung innerhalb des Polygonzuges der Keramikelemente. Auch diese Ausgestaltung dient der Erzielung einer gleichmäßigen Verbrennung auf der Außenmantelfläche des Brennerelementes.

[0011] Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Keramikelemente an ihren aneinander angrenzenden Kanten auf Gehrung gearbeitet sind, vorzugsweise derart, dass die Verbindungsebene zwischen benachbarten Keramikelementen radial zu einer Öffnung im Brennerelement angeordnet sind. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass die einzelnen Keramikelemente in einfacher Weise und passgenau aneinander angesetzt werden können, wobei die Gehrung dazu führt, dass eine große Befestigungsfläche benachbarter Keramikelemente entsteht.

[0012] Die Keramikelemente sind vorzugsweise miteinander verklebt, wobei beispielsweise ein temperaturbeständiger Keramikkleber verwendet wird. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass zwischen benachbarten Keramikelementen ein insbesondere als Matte ausgebildetes Keramikdichtelement als Verbinder angeordnet ist.

[0013] Zur weiteren Verbesserung und zur Erhöhung der Stabilität der Verbindung zwischen den Keramikelementen kann vorgesehen sein, dass die Keramikelemente mit zumindest einem im Wesentlichen ringförmigen, d.h. an die Außenkontur der Keramikelemente angepasstes Element verbunden sind, das vorzugsweise an einem axialen Ende der Keramikelemente aufgesteckt ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jedes axiale Ende des Keramikelementes ein derartiges Element aufweist.

[0014] Vorzugsweise besteht das ringförmige Element aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials übereinstimmt, so dass bei Erwärmung der Keramikelemente und der ringförmigen Elemente die Spannungen zwischen diesen beiden Bauteilen möglichst gering gehalten werden und gleichzeitig eine im Verhältnis zu den Keramikelementen größere oder kleinere Ausdehnung des ringförmigen Elementes nicht dazu führt, dass die Haltekräfte des ringförmigen Elementes zu stark verringert werden oder der Druck auf die Keramikelemente vergrößert wird.

[0015] Das ringförmige Elemente kann im Querschnitt L-förmig oder U-förmig ausgebildet sein, wobei die U-förmige Ausbildung des ringförmigen Elementes insbesondere den Vorteil hat, dass die beiden freien Schenkel des U-förmig ausgebildeten Elementes die Keramikplatten beidseitig, d.h. sowohl auf der Außenmantelfläche als auch auf der Innenmantelfläche des Brennerelementes halten.

[0016] Das ringförmige Element kann ferner zur Verbindung axial benachbarter Keramikelemente im Querschnitt T-förmig oder H-förmig ausgebildet sein. Auch in diesem Fall hat das H-förmig ausgebildete ringförmige Element die voranstehend genannten Vorteile hinsichtlich der besseren Halterung der Keramikelemente.

[0017] Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das ringförmige Element einen die Öffnung abdeckenden Deckel aufweist. Ferner ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass zwei an den axialen Enden angeordnete ringförmige Elemente miteinander, beispielsweise über einen Zuganker verbunden sind. Über den Zuganker, der beispielsweise aus einer Gewindestange bestehen kann, welche in entsprechende Gewindemuttern geschraubt ist, können die beiden an den axialen Enden des Brennerelementes angeordneten ringförmigen Elemente aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt werden, so dass entweder eine Verspannung der Keramikelemente erzielt wird oder dass zu große Spannungen über eine Lockerung des Zugankers reduziert werden.

[0018] Als alternative Verbindung von axial benachbart angeordneten Keramikelementen kann vorgesehen sein, dass in axialer Richtung benachbart angeordnete Keramikelemente über eine Nut-Feder-Verbindung formschlüssig miteinander verbunden sind. Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass die Nut-Feder-Verbindung in Kombination mit einem temperaturbeständigen Klebstoff Verwendung findet.

[0019] Die Durchtrittskanäle in den Keramikelementen sind vorzugsweise als Nadellochbild ausgebildet und angeordnet. Um eine gleichmäßige Verbrennung an der Außenmantelfläche des Brennerelementes zu erzielen, sind die Durchmesser der Durchtrittskanäle in Abhängigkeit der Materialstärke des Keramikelementes ausgebildet, so dass sich ein gleichmäßiger Widerstand in allen Durchtrittskanälen ergibt. Hierbei ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass bei Keramikelementen, die bei der Montage des Brennerelementes quaderförmig ausgebildet sind und welche anschließend an ihren Längskantenbereich derart geschliffen werden, dass ein im Wesentlichen zylinderförmiges Brennerelement entsteht, die Durchtrittskanäle im Randbereich der Keramikelemente kürzer ausgebildet sind, als im Mittelbereich der Keramikelemente, so dass sich im Mittelbereich ein längerer Durchströmweg für die Brennstoff ergibt.

[0020] In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Keramikelemente über ihre gesamte Fläche eine gleichmäßige Materialstärke aufweisen. Auch diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass an der Außenmantelfläche des Brennelementes gleiche Verbrennungsparameter herrschen, die eine gleichmäßige Verbrennung der Brennstoffe ermöglichen.

[0021] Um auch innerhalb des Polygonzuges bzw. des Brennerelementes eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Brennstoffes zu erzielen, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass in der vom Polygonzug gebildeten Öffnung des Brennerelementes ein Verteilerelement angeordnet ist. Das Verteilerelement ist vorzugsweise im Bereich der Einzugsöffnung der Brennstoffe angeordnet, so dass möglichst unmittelbar nach Einströmen des Brennstoffes bzw.

[0022] Brennstoffgemisches in das Brennelement eine vergleichmäßigte Verteilung des Brennstoffes erzielt wird. Hierdurch wird ebenfalls die gleichmäßige Verbrennung des Brennstoffes auf der Außenmantelfläche des Brennelementes gefördert.

[0023] Vorzugsweise ist das Verteilerelement am Zuganker befestigt, da sich hierdurch eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung und Anordnung des Verteilerelementes ergibt.

[0024] Die Oberfläche der einzelnen plattenförmigen Keramikelemente kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung strukturiert ausgebildet sein. Vorzugsweise endet zumindest ein Teil der Durchtrittskanäle im Bereich der Oberfläche der plattenförmigen Keramikelemente in vorzugsweise kalottenförmig ausgebildeten Öffnungen, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Durchtrittskanäle.

[0025] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen ringförmigen Brennerelementes aus keramischem Material für einen Strahlungsbrenner, insbesondere für einen Infrarotstrahlungsbrenner, der mit flüssigen oder gasförmigen, insbesondere fossilen Brennstoffen betreibbar ist, wobei mehrere plattenförmige Keramikelemente derart ausgebildet und in einem Polygonzug angeordnet werden, dass sie eine Außenmantelfläche eines Keramikmantels formen, die im Wesentlichen entsprechend der Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet ist und wobei die Keramikelemente miteinander verbunden werden.

[0026] Vorzugsweise werden die Keramikelemente im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Kanten kreisbogenabschnittförmig geschliffen, um eine möglichst gleichmäßig abgerundete, im Wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche zu erzielen.

[0027] Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Keramikelemente vor dem Zusammensetzen des Brennerelementes an der Außenfläche und/oder der Innenfläche kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden, so dass sich nach dem Zusammensetzen der Keramikelemente ein im Querschnitt im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildetes Brennerelement ergibt. Alternativ zu dieser Ausführungsform ist nach einer zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass die Keramikelemente nach dem Zusammensetzen des Brennerelementes an der Außenfläche und/oder Innenfläche kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich insbesondere bei der Herstellung von Brennerelementen aus zumindest sechs oder acht Keramikelementen bewährt, da sich dann aufgrund der Annäherung der zueinander angeordneten Keramikelemente bereits ein im Wesentlichen im Querschnitt hohlzylindrisch ausgebildeter Körper ergibt, wobei dann die notwendigen Schleifarbeiten relativ gering sind.

[0028] Die Keramikelemente werden vorzugsweise miteinander verklebt, um eine ausreichende Festigkeit des Brennerelementes zu erzielen. Es hat sich aber auch bewährt, zwischen den Keramikelementen keramische Dichtkörper anzuordnen, die ebenfalls zu einer kraftschlüssigen Verbindung benachbarter Keramikelemente führen und insbesondere den Übergangsbereich benachbarter Keramikelemente abdichten.

[0029] Schließlich ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß auf beiden axialen Enden der Keramikelemente jeweils ein im wesentlichen ringförmiges Element aufgesetzt wird, welches die Keramikelemente miteinander verbindet, ohne daß eine erhöhte Spannung auf die Keramikelemente übertragen wird.

[0030] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennerelementes dargestellt sind.

[0031] In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Brennerelementes in einem Längsschnitt;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Brennerelementes in einem Längsschnitt;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der keramischen Elemente des Brennerelementes gemäß Fig. 1 in einem Längsschnitt;

Fig. 4 eine Ansicht eines Ausschnitts der Oberfläche eines keramischen Elementes gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der keramischen Elemente des Brennerelementes gemäß Fig. 2 in einem Längsschnitt;

Fig. 6 eine Ansicht eines Ausschnitts der Oberfläche eines keramischen Elementes gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Brennerelement gemäß den Fig. 1 oder 2 in einer ersten Ausführungsform im Querschnitt;

Fig. 8 ein Brennerelement gemäß den Fig. 1 und 2 in einer zweiten Ausüfhrungsform im Querschnitt;

Fig. 9 ein Brennerelement gemäß den Fig. 1 oder 2 in einer dritten Ausführungsform im Querschnitt;

Fig. 10 eine detaillierte Ausschnittsvergrößerung des Übergangs zweier benachbarter Keramikelemente des Brennerelementes gemäß Fig. 9 und

Fig.11 das Brennerelement gemäß Fig. 9 in einer weiterbearbeiteten Ausführungsform.

[0032] Ein in der Fig. 1 dargestelltes Brennerelement 1 besteht aus einem im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Keramikmantel 2, welcher aus sechs plattenförmigen Keramikelementen 3 besteht, die derart zueinander angeordnet sind, daß sie einen geschlossenen Polygonzug bilden. Endseitig weist das Brennerelement 1 jeweils ein ringförmiges Element 4 bzw. 5 auf, welche im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind, wobei die beiden Schenkel 6 des ringförmigen Elementes 4 bzw. 5 an der Außenmantelfläche 7 des Keramikmantels 2 anliegen.

[0033] Das ringförmige Element 5 weist neben einer in seinem Zentrum angeordneten Bohrung 8 zumindest zwei in gleichmäßigem Abstand zur Bohrung 8 angeordnete Öffnungen 9 auf, durch welche ein Gas-Luftgemisch in den Innenraum 10 des Brennerelementes 1 einströmt. Die Einströmrichtung des Gas-Luftgemisches ist durch die Pfeile 11 dargestellt.

[0034] Das ringförmige Element 4 weist im Vergleich zu dem ringförmigen Element 5 lediglich eine in seinem Zentrum angeordnete Bohrung 12 auf, die koaxial zur Bohrung 8 im ringförmigen Element 5 angeordnet ist und welche Bohrungen 8 und 12 von einer Gewindestange 13 durchgriffen sind. Die Gewindestange 13 weist jeweils außenseitig eine aufgeschraubte Mutter 14 auf, welche sich jeweils über eine Unterlegscheibe 15 auf der Stirnfläche 16 der ringförmigen Elemente 4 bzw. 5 abstützt. Die Gewindestange 13 bildet mit den Muttern 14 und den Unterlegscheiben 15 einen Zuganker.

[0035] Im unmittelbaren Bereich des ringförmigen Elementes 5 innerhalb des Innenraumes 10 ist ein Verteilerelement 17 an der Gewindestange 13 befestigt, welches Verteilerelement 17 das in Richtung der Pfeile 11 einströmende Gas-Luftgemisch gleichmäßig an der Innenwandung 18 des Keramikmantels 2 verteilt, so daß das Gas-Luftgemisch durch eine Vielzahl von Durchtrittskanälen 19 in den Bereich der Außenmantelfläche 7 gelangt, wo das Gas-Luftgemisch zur Erwärmung verbrannt wird.

[0036] Die Durchtrittskanäle 19 sind in gleichmäßigem Abstand zueinander über die gesamte Außenmantelfläche 7 des Brennerelementes 1 verteilt angeordnet, so daß die Durchtrittskanäle 19 ein Nadellochbild bilden.

[0037] Die Ausströmrichtung des Gas-Lufgemisches aus dem Innenraum 10 durch die Durchtrittskanäle 19 ist durch die Pfeile 20 angedeutet.

[0038] In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des Brennerelementes 1 dargestellt, die sich nur insofern von der ersten Ausführungsform des Brennerelementes 1 gemäß Fig. 1 unterscheidet, daß einige der Durchtrittskanäle 19 in einer kalottenförmigen Öffnung 21 enden, welche im Oberflächenbereich der Außenmantelfläche 7 angeordnet sind.

[0039] In den Fig. 3 und 5 sind die jeweiligen Keramikmäntel 2 der beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 dargestellt. Hierbei ist deutlich zu erkennen, daß der Keramikmantel 2 einen beidseitig offenen Innenraum 10 hat, welcher gemäß den Fig. 1 und 2 durch die ringförmigen Elemente 4 bzw. 5 abgeschlossen wird.

[0040] Die Fig. 4 und 6 zeigen einen Ausschnitt der Oberfläche der Außenmantelfläche 7, wobei in Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, daß die Durchtrittskanäle 19 gleiche Durchmesser aufweisen, wobei die Durchtrittskanäle 19 insgesamt ein engmaschiges Nadellochbild bilden. Im Vergleich dazu zeigt die Fig. 6 ergänzend die Anordnung der kalottenförmigen Öffnungen, die jeweils sieben benachbart angeordnete Durchtrittskanäle 19 zusammenfassen. Die Oberfläche der Außenmantelfläche 7 des Keramikmantels 2 gemäß Fig. 5 ist somit strukturiert ausgebildet, wogegen die Oberfläche der Außenmantelfläche 7 des Keramikmantels 2 gemäß Fig. 3 eine glatte Oberfläche aufweist.

[0041] In den Fig. 7 bis 11 sind verschiedene Ausführungsformen des Keramikmantels 2 im Querschnitt dargestellt. Gemäß Fig. 7 ist die Außenmantelfläche 7 des Keramikmantels 2 im wesentlichen entsprechend der Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet, wogegen die Innenwandung 18 des Keramikmantels 2 polygonal ausgebildet ist. Die benachbarten Keramikelemente 3 sind entlang ihrer Längskanten 22 auf Gehrung gearbeitet und zwar derart, daß die Längskanten 22 der Keramikelemente 3 radial zur Außenmantelfläche 7 des Keramikmantels 2 verlaufen. Zwischen benachbarten Keramikelementen 3 ist darüberhinaus in der Außenmantelfläche 7 im Bereich der Längskanten 22 jeweils eine in Längsrichtung des Keramikmantels 2 verlaufende nutförmige Vertiefung ange-ordnet.

[0042] Die einzelnen Keramikelemente 3 gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8 sind einerseits durch die ringförmigen Elemente 4 und 5 miteinander verbunden. Andererseits kann zwischen den benachbarten Keramikelementen 3 ein Kleber auf die Längskanten 22 aufgetragen sein, der die benachbarten Keramikelemente 3 miteinander verklebt.

[0043] Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 9 und 10 unterscheiden sich demgegenüber von den Ausführungsformen gemäß den Fig. 7 und 8 dadurch, daß zwischen benachbarten Keramikelementen 3 eine keramische Dichtung 24 angeordnet ist. Diese Dichtungen 24 dienen der Abdichtung der benachbarten Keramik-elemente 3, die ausschließlich durch stirnseitig angeordne-te ringförmige Elemente 4 und 5 miteinander verbunden sind.

[0044] Zur Herstellung eines Brennerelementes 1 gemäß den Fig. 1 und / oder 2 aus keramischem Material, für einen Strahlungsbrenner, insbesondere für einen Infrarotstrahlungsbrenner, der mit flüssigen oder gasförmigen, insbesondere fossilen Brennstoffen betreibbar ist, ist vorgesehen, daß mehrere, vorzugsweise sechs Keramikelemente 3 in einem geschlossenen Polygonzug angeordnet und miteinander verbunden werden. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die ursprünglich quaderförmig ausgebildeten Keramikelemente 3 an ihrer Außenmantelfläche 7 kreisbogenabschnittförmig geschliffen und anschließend die Längskanten 22 eines jeden Keramikelementes 3 auf Gehrung geschnitten werden. In einem nachfolgenden Schritt können dann die Längskanten 22 mit einem temperaturbeständigen Keramikkleber bestrichen werden, bevor die Längskanten 22 benachbarter Keramikelemente 3 miteinander verklebt werden. Ergänzend kann hierzu das Keramikelement 2 mit den beiden ringförmigen Elementen 4 und 5 endseitig versehen werden, die anschließend über die Gewindestange 13 miteinander verspannt werden, wobei darauf zu achten ist, daß der auf die Keramikelemente 3 übertragene axiale Druck nicht zu hoch ist, so daß im warmen Zustand Beschädigungen an den Keramikelementen 3 nicht erfolgen können.

[0045] Alternativ zu dem voranstehend genannten Klebemittel können zwischen benachbarten Keramikelementen 3 keramische Dichtungen 24 angeordnet werden. Diese keramischen Dichtungen 24 bestehen aus mattenartigen Gebilden, welche den Zwischenraum zwischen benachbarten Keramikelementen 3 abdichten. Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung des Brennerelementes 1 ist es zwingend notwendig, daß die Keramikelemente 3 über die ringförmigen Elemente 4 und 5 miteinander verbunden werden, wenn nicht zusätzlich ein Kleber auf die Längskanten 22 der Keramikelemente 3 aufgetragen wird.

[0046] Um einen Keramikmantel 2 zu erzielen, der entsprechend den Ausführungsformen gemäß den Fig. 8 und 11 ausgebildet ist, ist es notwendig, daß nicht nur die Außenmantelfläche 7 der einzelnen Keramikelemente 3 kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden, sondern daß auch die Innenwandung 18 in entsprechender Weise ausgebildet wird. Hierzu sind generell zwei Möglichkeiten vorgesehen. Zum einen besteht die Möglichkeit, daß die einzelnen Keramikelemente 3 vor dem Zusammenfügen der Keramikelemente 3 zum Keramikmantel 2 sowohl auf der Außenmantelfläche 7 als auch auf der Innenwandung 18 schleifend bearbeitet werden, um einen kreisbogenabschnittförmigen Teil des Keramikmantels 2 zu schaffen. Andererseits besteht die alternative Möglichkeit, die Keramikelemente 3 in einem ersten Schritt an ihren Außenmantelflächen 7 kreisbogenabschnittförmig zu schleifen, anschließend die geschliffenen Keramikelemente 3 zum Keramikmantel 2 zusammenzufügen und schließlich die zu diesem Zeitpunkt noch polygonal ausgebildete Innenwandung 18 parallel zur Außenmantelfläche 7 zu schleifen. Vorteil dieser zuletzt genannten Möglichkeit ist, daß ein gleichmäßigeres Ergebnis im Bereich der Innenwandung 18 erzielbar ist, wogegen der Vorteil der erstgenannten Möglichkeit der erfindungsgemäßen Herstellungsweise eines erfindungsgemäßen Brennerelementes 1 darin liegt, daß das Beschleifen der einzelnen Keramikelemente 3 technisch weniger aufwendig ist.

Ansprüche

1. Brennerelement aus keramischem Material in im Wesentlichen rohrförmiger Ausgestaltung für einen Strahlungsbrenner, insbesondere Infrarotstrahlungsbrenner, der mit flüssigen oder gasförmigen, insbesondere fossilen Brennstoffen betreibbar ist, mit mehreren plattenförmigen Keramikelementen, die im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und über ihre gesamte Fläche eine Vielzahl von Durchtrittskanälen für das Brennstoff-Luftgemisch aufweisen, wobei die Keramikelemente in einem geschlossenen Polygonzug zueinander angeordnet sind und einen Keramikmantel bilden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) miteinander verbunden sind, dass die Außenflächen der Keramikelemente (3) konvex ausgebildet sind und dass die Keramikelemente (3) derart zueinander angeordnet sind, dass der Keramikmantel (2) eine im Wesentlichen der Mantelfläche eines Zylinders entsprechend ausgebildete Außenmantelfläche (7) aufweist.

2. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Kanten (22) auf der Außenmantelfläche (7) abgerundet sind.

3. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) auf ihrer Innenfläche (18) konkav ausgebildet sind.

4. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) an ihren aneinander angrenzenden Kanten (22) auf Gehrung gearbeitet sind, vorzugsweise derart, dass die Verbindungsebene zwischen benachbarten Keramikelementen (3) radial zu einer Öffnung im Brennerelement (1) angeordnet sind.

5. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) miteinander verklebt sind, wobei insbesondere ein temperaturbeständiger Keramikkleber verwendet wird.

6. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen benachbarten Keramikelementen (3) ein insbesondere als Matte ausgebildetes Keramikdichtelement (24) als Verbinder angeordnet ist.

7. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) mit zumindest einem, im Wesentlichen ringförmigen, d.h. an die Außenmantelfläche (7) der Keramikelemente (3) angepasstes Element (4, 5) verbunden sind, das vorzugsweise an einem axialen Ende der Keramikelemente (3) aufgesteckt ist.

8. Brennerelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Element (4, 5) aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials übereinstimmt.

9. Brennerelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Element (4, 5) im Querschnitt L-förmig oder U-förmig ausgebildet ist.

10. Brennerelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Element (4, 5) zur Verbindung axial benachbarter Keramikelemente (3) im Querschnitt T-förmig oder H-förmig ausgebildet ist.

11. Brennerelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Element (4, 5) einen die Öffnung abdeckenden Deckel aufweist.

12. Brennerelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei an den axialen Enden angeordnete ringförmige Elemente (4, 5) miteinander, beispielsweise über einen Zuganker verbunden sind.

13. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Keramikelement (3) im Bereich seiner aneinander angrenzenden Kanten (22) eine Nut aufweist.

14. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in axialer Richtung benachbart angeordnete Keramikelemente (3) über Nut-Feder-Verbindungen formschlüssig miteinander verbunden sind.

15. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchtrittskanäle (19) als Nadellochbild ausgebildet und angeordnet sind.

16. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchmesser der Durchtrittskanäle (19) in Abhängigkeit der Materialstärke des Keramikelementes (3) ausgebildet sind, um einen gleichmäßigen Widerstand in allen Durchtrittskanälen (19) zu erzielen.

17. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) über ihre gesamte Fläche eine gleichmäßige Materialstärke aufweisen.

18. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Polygonalzug aus einer geradzahligen Anzahl, vorzugsweise aus sechs, acht oder mehr Keramikelementen (3) besteht.

19. Brennerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der vom Polygonalzug gebildeten Öffnung (10) ein Verteilerelement (17) angeordnet ist.

20. Brennerelement nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerelement (17) im Bereich der Einzugsöffnung (9) der Brennstoffe angeordnet ist.

21. Brennerelement nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerelement (17) am Zuganker befestigt ist.

22. Brennerelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberfläche (7) der einzelnen plattenförmigen Keramikelemente (3) strukturiert ist.

23. Brennerelement nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der Durchtrittskanäle (19) im Bereich der Oberfläche (7) der plattenförmigen Keramikelemente (3) in vorzugsweise kalottenförmig ausgebildeten Öffnungen (21) endet.

24. Keramikelement nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die den Keramikmantel (2) bildenden Keramikelemente (3) identisch ausgebildet sind.

25. Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen ringförmigen Brennerelementes (1) aus keramischem Material für einen Strahlungsbrenner, insbesondere für einen Infrarotstrahlungsbrenner, der mit flüssigen oder gasförmigen, insbesondere fossilen Brennstoffen betreibbar ist, wobei mehrere plattenförmige Keramikelemente (3) derart ausgebildet und in einem Polygonzug angeordnet werden, dass sie eine Außenmantelfläche (7) eines Keramikmantels (2) formen, die im Wesentlichen entsprechend der Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet ist und wobei die Keramikelemente (3) miteinander verbunden werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) im Bereich ihrer aneinander angrenzenden Kanten (22) kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden, um eine möglichst gleichmäßig abgerundete Außenmantelfläche (7) zu erzielen.

27. Verfahren nach Anspruch 25,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) vor dem Zusammensetzen des Brenneretementes (1) an der Außenfläche (7) und/oder der Innenfläche (18) kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden.

28. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) nach dem Zusammensetzen des Brennerelementes (1) an der Außenfläche (7) und / oder Innenfläche (18) kreisbogenabschnittförmig geschliffen werden.

29. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Keramikelemente (3) miteinander verklebt werden.

30. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf beiden axialen Enden der Keramikelemente (3) jeweils ein ringförmiges Element (4, 5) aufgesetzt wird.

Claims

1. Burner element made of ceramic material in a substantially tubular configuration for a radiant burner, in particular for an infrared radiation burner, which can be operated with liquid or gaseous and particularly fossil fuels, comprising several plate-shaped ceramic elements which are substantially uniformly designed and which include a plurality of passage channels for the fuel-air mixture over the entire area thereof, wherein said ceramic elements are mutually arranged in a closed draft of traverse and form a ceramic jacket,
characterized in
that said ceramic elements (3) are interconnected, that the outer surfaces of said ceramic elements (3) are formed in a convex shape, and that said ceramic elements (3) are mutually arranged in such a manner that said ceramic jacket (2) has an outer surface area (7) which is formed substantially corresponding to the surface area of a cylinder.

2. Burner element according to claim 1,
characterized in
that within the region of their mutually adjacent edges (22) said ceramic elements (3) are rounded on the outer surface area (7).

3. Burner element according to claim 1,
characterized in
that on their inner surface (18) said ceramic elements (3) are formed in a concave shape.

4. Burner element according to claim 1,
characterized in
that said ceramic elements (3) are mitred on their adjacent edges (22), preferably so that the connection plane between two neighbouring ceramic elements (3) are arranged radially with respect to an opening in the burner element (1).

5. Burner element according to claim 1,
characterized in
that said ceramic elements (3) are glued to each other, using in particular a temperature-resistant ceramic bonding agent.

6. Burner element according to claim 1,
characterized in
that between neighbouring ceramic elements (3) a ceramic sealing element (24) which is particularly designed as a mat is arranged as a connector.

7. Burner element according to claim 1,
characterized in
that said ceramic elements (3) are connected to at least one element (4, 5) which is substantially annular, i.e. adapted to the outer surface area (7) of said ceramic elements (3), which element is preferably slipped onto an axial end of said ceramic elements (3).

8. Burner element according to claim 7,
characterized in
that said annular element (4, 5) consists of a material, of which the thermai expansion coefficient substantially corresponds to the thermal expansion coefficient of said ceramic material.

9. Burner element according to claim 7,
characterized in
that said annular element (4, 5) is formed with an L-shaped or U-shaped cross section.

10. Burner element according to claim 7,
characterized in
that said annular element (4, 5) for the connection of axially neighbouring ceramic elements (3) is formed with a T-shaped or H-shaped cross section.

11. Burner element according to claim 7,
characterized in
that said annular element (4, 5) includes a lid covering the opening.

12. Burner element according to claim 7,
characterized in
that two annular elements (4, 5) which are arranged on the axial ends are interconnected for example through a tie rod.

13. Burner element according to claim 1,
characterized in
that within the region of its adjacent edges (22) each ceramic element (3) includes a groove.

14. Burner element according to claim 1,
characterized in
that ceramic elements (3) which are arranged to be adjoining in the axial direction are interconnected in a form-fit fashion through groove and tongue connections.

15. Burner element according to claim 1,
characterized in
that the passage channels (19) are formed and arranged as a pinhole pattern.

16. Burner element according to claim 1,
characterized in
that the diameters of said passage channels (19) are formed in dependence of the material thickness of the ceramic element (3), in order to obtain a uniform resistance in all said passage channels (19).

17. Burner element according to claim 1,
characterized in
that said ceramic elements (3) have a uniform material thickness over their total area.

18. Burner element according to claim 1,
characterized in
that the draft of traverse consists of even-numbered ceramic elements (3), preferably of six, eight or more ceramic elements (3).

19. Burner element according to one of the claims 1 to 18,
characterized in
that within the opening (10) defined by said draft of traverse a distribution element (17) is arranged.

20. Burner element according to claim 19,
characterized in
that said distribution element (17) is arranged within the region of the feeder opening (9) of the fuels.

21. Burner element according to claim 19,
characterized in
that said distribution element (17) is fixed to the tie-rod.

22. Burner element according to claim 1,
characterized in
that the surface (7) of the individual plate-shaped ceramic elements (3) is textured.

23. Burner element according to claim 1,
characterized in
that at least a part of said passage channels (19) within the region of the surface (7) of the plate-shaped ceramic elements (3) terminates in preferably calotte-shaped openings (21).

24. Ceramic element according to claim 1,
characterized in
that said ceramic elements (3) which make up said ceramic jacket (2) are designed identically.

25. Method for manufacturing a substantially annular burner element (1) from a ceramic material for a radiant burner, in particular for an infrared radiation burner, which can be operated with liquid or gaseous and particularly fossil fuels, in which method several plate-shaped ceramic elements (3) are formed and arranged in a draft of traverse in such a manner that the same form an outer surface area (7) of a ceramic jacket (2) substantially formed corresponding to the surface area of a cylinder, and in which said ceramic elements (3) are connected to each other.

26. Method according to claim 25,
characterized in
that within the region of their mutually adjacent edges (22) said ceramic elements (3) are ground in the form of a section of an arc of a circle in order to obtain an outer surface area (7) which is rounded as uniformly as possible.

27. Method according to claim 25,
characterized in
that said ceramic elements (3) are ground in the form of a section of an arc of a circle on the outer surface (7) and/or on the inner surface (18) prior to assembling the burner element (1).

28. Method according to claim 25,
characterized in
that said said ceramic elements (3) are ground in the form of a section of an arc of a circle on the outer surface (7) and/or on the inner surface (18) after assembling the burner element (1).

29. Method according to claim 25,
characterized in
that said ceramic elements (3) are glued to each other.

30. Method according to claim 25,
characterized in
that an annular element (4, 5) is respectively slipped onto both axial ends of said ceramic element (3).

Revendications

1. Elément de brûleur en matériau céramique en configuration essentiellement tubulaire pour un brûleur radiant, en particulier un brûleur radiant à infrarouge, qui peut fonctionner avec des combustibles liquides ou gazeux, en particulier fossiles, avec plusieurs éléments céramiques en forme de plaques, qui sont configurés substantiellement pareils et qui présentent, sur toute leur surface, une multitude de conduits de passage pour le mélange combustible/air, les éléments céramiques étant placés les uns par rapport aux autres dans un conduit polygonal fermé et formant une enveloppe céramique,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont reliés l'un à l'autre, que les surfaces extérieures des éléments céramiques (3) sont configurées convexes et que les éléments céramiques (3) sont placés de telle manière les uns par rapport aux autres que l'enveloppe céramique (2) présente une surface d'enveloppe extérieure (7) configurée qui correspond substantiellement à la surface d'enveloppe d'un cylindre.

2. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont arrondis dans la zone de leurs arêtes (22) adjacentes l'une à l'autre sur la surface d'enveloppe extérieure (7).

3. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont configurés concaves sur leur surface intérieure (18).

4. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont travaillés à onglet sur leurs arêtes adjacentes l'une à l'autre (22) de préférence de telle manière que le plan de jonction entre des éléments céramiques voisins (3) est placé radialement par rapport à une ouverture dans l'élément de brûleur (1).

5. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont collés l'un à l'autre, en particulier une colle céramique résistante aux températures élevées étant utilisée.

6. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
qu'un élément d'étanchéité céramique (24) configuré en particulier comme une natte est placé comme raccord entre des éléments céramiques voisins (3).

7. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont reliés à au moins un élément (4, 5) substantiellement en forme d'anneau, c'est-à-dire adapté à la surface d'enveloppe extérieure (7) des éléments céramiques (3), élément qui est de préférence emboîté à une extrémité axiale des éléments céramiques (3).

8. Elément de brûleur selon la revendication 7,
caractérisé en ce
que l'élément en forme d'anneau (4, 5) est en un matériau dont le coefficient de dilatation thermique coïncide substantiellement avec le coefficient de dilatation thermique du matériau céramique.

9. Elément de brûleur selon la revendication 7,
caractérisé en ce
que l'élément en forme d'anneau (4, 5) est configuré de section en forme de L ou en forme d'U.

10. Elément de brûleur selon la revendication 7,
caractérisé en ce
que l'élément en forme d'anneau (4, 5) est configuré de section en forme de T ou de H pour la jonction d'éléments céramiques voisins axialement (3).

11. Elément de brûleur selon la revendication 7,
caractérisé en ce
que l'élément en forme d'anneau (4, 5) présente un couvercle qui couvre l'ouverture.

12. Elément de brûleur selon la revendication 7,
caractérisé en ce
que deux éléments en forme d'anneau (4, 5) placés aux extrémités axiales sont reliés l'un à l'autre, par exemple par l'intermédiaire d'un tirant d'ancrage.

13. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que chaque élément céramique (3) présente une rainure dans la zone de ses arêtes adjacentes l'une à l'autre (22).

14. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que des éléments céramiques (3) placés voisins dans le sens axial sont reliés l'un à l'autre de manière mécanique par des jonctions languette et rainure.

15. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les conduits de passage (19) sont configurés et placés comme gabarit de trou d'épingle.

16. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les diamètres des conduits de passage (19) sont configurés selon l'épaisseur du matériau de l'élément céramique (3) pour obtenir une résistance uniforme dans tous les conduits de passage (19).

17. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) présentent une épaisseur de matériau uniforme sur toute leur surface.

18. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que le conduit polygonal est constitué par un nombre pair d'éléments céramiques (3), de préférence par six, huit ou plus d'éléments céramiques.

19. Elément de brûleur selon l'une des revendications 1 à 18,
caractérisé en ce
qu'un élément distributeur (17) est placé dans l'ouverture (10) formée par le conduit polygonal.

20. Elément de brûleur selon la revendication 19,
caractérisé en ce
que l'élément distributeur (17) est placé dans la zone de l'ouverture d'alimentation des combustibles.

21. Elément de brûleur selon la revendication 19,
caractérisé en ce
que l'élément distributeur (17) est fixé au tirant d'ancrage.

22. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que la surface (7) des différents éléments céramiques en forme de plaques (3) est structurée.

23. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
qu'au moins une partie des conduits de passage (19) se termine dans la zone de la surface (7) des éléments céramiques en forme de plaques (3) dans des ouvertures (21) configurées de préférence en forme de calotte.

24. Elément de brûleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) qui forment l'enveloppe céramique (2) sont configurés identiques.

25. Procédé pour la fabrication d'un élément de brûleur substantiellement en forme d'anneau (1) en matériau céramique pour un brûleur radiant, en particulier pour un brûleur radiant à infrarouge, qui peut fonctionner avec des combustibles liquides ou gazeux, en particulier fossiles, plusieurs éléments céramiques en forme de plaques (3) étant configurés et placés dans un conduit polygonal de telle manière qu'ils forment une surface d'enveloppe extérieure (7) d'une enveloppe céramique (2) qui est configurée en correspondant substantiellement à la surface d'enveloppe d'un cylindre et les éléments céramiques (3) étant reliés l'un à l'autre.

26. Procédé selon la revendication 25,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont meulés en forme de segment d'arc de cercle dans la zone de leurs arêtes (22) adjacentes l'une à l'autre pour obtenir une surface d'enveloppe extérieure (7) arrondie le plus uniformément possible.

27. Procédé selon la revendication 25,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont meulés en forme de segment d'arc de cercle avant l'assemblage de l'élément de brûleur (1) sur la surface extérieure (7) et/ou la surface intérieure (18).

28. Procédé selon la revendication 25,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont meulés en forme de segment d'arc de cercle après l'assemblage de l'élément de brûleur (1) sur la surface extérieure (7) et/ou la surface intérieure (18).

29. Procédé selon la revendication 25,
caractérisé en ce
que les éléments céramiques (3) sont collés l'un à l'autre.

30. Procédé selon la revendication 25,
caractérisé en ce
que respectivement un élément en forme d'anneau (4, 5) est posé sur chacune des deux extrémités axiales des éléments céramiques (3).

Zeichnung