[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsbrenner, bei welchem unter Druck stehender
Brennstoff in eine Kammer 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.
[0002] Ein derartiger Strahlungsbrenner ist nach der DE-OS 21 07 514 bekannt. Der kegelstumpfartige
ausgebildete Reflektor schließt mit einer von einer Brennerplatte gebildeten Scheitelebene
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.
[0003] 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.
[0004] 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 dpn Pat
pnt- ansprüchen gekennzeichnet ist, gelöst.
[0005] 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 Nischkammer besonders wirkungsvoll erhitzt. Die Brennkammer ist nämlich mit ihren
Wänden unmittelbar dem heißen Verbrennungsgas ausgesetzt, so daß die Wärmeübertragung
besonders wirksam ist. Ferner steht die Mischkammer 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.
[0006] Es ist zweckmäßig, wenn ein für die Selbstansaugung der Verbrennungsluft ausgebildetes
Anschlußrohr 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 gasförmiger Brennstoff
die zentrale Düse beaufschlagt, so daß die erforderliche Menge an Verbrennungsluft
angesaugt wird. Demgegenüber ist die mit dem Brenner einteilig gestaltete Mischkammer
vollständig innerhalb des Reflektorraums aufgenommen. Diesem Zweck dienen insbesondere
Stege, mit denen die Mischkammer am Scheitel des Reflektors befestigt ist. In vorteilhafter
Weiterentwicklung läßt sich die Befestigung auch mittels eines oder mehrerer Verbindungsrohre
vornehmen, die zu einem an der Außenwand des Reflektors angebrachten Anschlußrohr
führen. Man spart auf diese Weise nicht nur die Stege ein, sondern erzielt eine weitere
Vorwärmung des durch die Verbindungsrohre strömenden Gemisches.
[0007] 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 Emissionskoeffizienten Wärme 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.
[0008] 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 Wärmeaustauschfläche.
[0009] 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.
[0010] Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch
dargestellte Ausführungsbeispiele Bezug genommen.
[0011] 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 Darstellunq bezeichnet ist, läßt sich der konvektive
Warmeubergang, wie beschrieben, erhohen. Die Verbrennungsgase strömen schließlich
entlang der unteren Kanten 4, 5 des Reflektors 6 aus dem Reflektorraum 3 ab, nachdem
sie ihre fühlbare Wärme zum erheblichen Teil auf die Mischkammer 2, die Reflektorwände
12 und die im Reflektorscheitel vorgesehene Keramikplatte 10 übertragen haben.
[0012] Das Anschlußrohr für die Versorgung mit Brenngas und Verbrennungsluft kann, wie mit
7' bezeichnet, eine der Schmalseiten 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 können vom Anschlußrohr 7 auch Verbindungsrohre ausgehen,
die in die Mischkammer 2 führen und letztere zugleich im Scheitel des Reflektorraums
3 zu befestigen gestatten.
[0013] 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.
[0014] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor asymmetrisch
ausgebildet. Wenn dies in der Form geschieht, wie es beispielsweise Fig. 2 zeigt,
so wird ein besonders breites Strahlungsfeld geschaffen. Zu diesem 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.
[0015] 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 Brenner 1, 1' sind für 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.
1. Strahlungsbrenner, bei welchem unter Druck stehender Brennstoff in eine Kammer
injiziert und Verbrennungsluft zugemischt wird, während die abgeleiteten Werbrennungsgase
die Innenwand eines nach unten divergierenden Reflektors aufheizen und fühlbare Wärme
an wenigstens die Verbrennungsluft rekuperativ übertragen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner (1) mit einer ihm vorgeschalteten Mischkammer (2) innerhalb des Reflektorrauas
(3) angeordnet ist, der seinerseits für die Aufnahme der Verbrennungsgase ausgeführt
ist.
2. Strahlungsbrenner nach Patentanspruch 1,
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 (1) mit der Mischkammer (2) einteilig ausgeführt und letztere mittels
Stegen (8) am Scheitel des Reflektors (6) befestigt ist.
4. Strahlungsbrenner nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine für die Selbstansaugung der Verbrennungsluft ausgeführtes Anschlußrohr (7)
der Mischkammer (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
Fläche (9) ausgebildet ist.
5. 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 begrenzende Platte des Brenners
(1) ist.
3. 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 Blechtafeln bestehen.
0. 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.
1. Strahlungsbrenner nach den Patentansprüchen 1 bis 4, 8 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor eine im Querschnitt parabolische Wandung aufweist.
2. 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 Reflektorwand (15) geneigt ist, wobei sich
an ihre obere Kante (16) eine breitere 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.