-
Die
Erfindung betrifft einen als Flächenstrahler ausgebildeten
Infrarot-Strahler mit einem Strahlkörper, der an seiner
Rückseite von einem brennenden Fluid beheizt wird und dessen
Vorderfläche die Infrarot-Strahlung abgibt, und mit einem
Gehäuse, in dem eine thermische Isolierung angeordnet ist,
die in Kontakt mit dem Strahlkörper steht.
-
Als
Flächenstrahler ausgebildete Infrarot-Strahler werden bekannterweise
in Trocknersystemen eingesetzt, die zum Trocknen bahnförmiger Materialien,
beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, dienen. In Abhängigkeit
von der Breite der zu trocknenden Bahn und der gewünschten
Heizleistung wird die erforderliche Anzahl von Strahlern mit untereinander
fluchtenden Abstrahlflächen zu einer Trocknungseinheit
zusammengestellt.
-
Aufgrund
ihrer Einsatzmöglichkeiten bei Temperaturen von oberhalb
1100°C, ihrer hohen spezifischen Leistungsdichte und ihrer
langen Standzeit sind die Infrarot-Strahler besonders zum Trocknen von
bahnförmigen Materialien bei hohen Geschwindigkeiten geeignet.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Trocknung von laufenden
Papier- oder Kartonbahnen in Papierfabriken, beispielsweise hinter
Beschichtungsvorrichtungen.
-
Die
Infrarot-Strahler nach der Erfindung werden bevorzugt mit Gas beheizt,
alternativ ist die Beheizung mit einem flüssigen Brennstoff
als Heizfluid möglich.
-
Wie
der
DE 199 01 145
A1 als Stand der Technik entnommen werden kann, enthält
jeder Strahler ein Mischrohr, das mit Gas und Luft versorgt wird.
-
Am
unteren, offenen Ende des Mischrohrs ist ein Gehäuse befestigt,
in dem eine Brennerplatte angeordnet ist. Der Raum vor der Brennerplatte
wird als Verteilkammer bezeichnet und wird durch eine Rückwand
abgedeckt, die nur die Eintrittsöffnung für das Mischrohr
aufweist. Die Brennerplatte enthält eine Reihe von durchgehenden Bohrungen,
die in einen Brennraum münden, der zwischen der Brennerplatte und
einem im Wesentlichen parallel zu dieser mit Abstand angeordneten
Strahlkörper gebildet wird. Die Brennerplatte kann z. B.
aus einem porösen Vliesmaterial, einer keramischen Lochplatte
oder einer isolierten, metallischen Düsenplatte bestehen.
Sie und der Strahlkörper sind in dem Gehäuse in
umlaufende, feuerfeste, dichtende Isolierung eingepasst, die den Brennraum
seitlich abschließen. Auch die Verteilkammer ist seitlich
mittels einer Verteilkammerdichtung zur Umwelt hin verschlossen.
-
Das
Gehäuse besteht in der Regel aus einem metallischen Halterahmen,
der sowohl die Brennerplatte als auch den Strahlkörper
umschließt.
-
Es
entspricht dem Stand der Technik, dass die Rückwand mit
einer Vorspannkraft auf die Verteilkammerdichtung montiert wird,
um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Aus
EP 0 230 797 B1 ist eine
Ausführung bekannt, die diese Vorspannkraft mittels einer Feder
erzeugt.
-
Diese
Vorspannkraft wird über die Brennerplatte auch auf die
Isolierung übertragen. Die Vorspannkraft erzeugt eine Reibungskraft
zwischen der Isolierung und dem Gehäuse und auch zwischen
der Isolierung und der Brennerplatte. Diese Reibungskraft führt
insbesondere in Kombination mit thermischer Ausdehnung der Isolierung
bei Betrieb des Strahlers zu Spannungen in der Isolierung, die zur Zerstörung
der Isolierung führen können.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen als Flächenstrahler
ausgebildeten Infrarot-Strahler zu schaffen, bei dem die Schadensanfälligkeit
von Isolierungen und/oder Dichtungen gegenüber dem Stand
der Technik verringert ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Gehäuse des Infrarot-Strahlers und/oder ein mit
dem Gehäuse verbundenes Bauteil so ausgebildet ist, dass
es, abgesehen von eventuellen Gewichtskräften des Strahlkörpers,
jede Krafteinwirkung auf die Isolierung während des Betriebes weitgehend
abfängt.
-
Diese
Ausführungsform hat zur Folge, dass die in der Regel unter
Vorspannung gegen eine Dichtung angelegte Rückwand des
Infrarotstrahlers keine Kraft mehr auf die Isolierung erzeugen kann,
so dass Verschleiß, der beispielsweise durch Druck oder
Reibung der Isolierung an der Dichtung oder der Gehäusewand
verursacht wird, weitgehend ausgeschlossen ist.
-
Es
ist von Vorteil, wenn das Gehäuse mit wenigstens einem
oberen und wenigstens einem unteren Anschlag versehen ist, der die
Isolierung mit Spiel einschließt. Auf diese Weise können
auch bei wärmebedingter Ausdehnung der Isolierungen keine Spannungen
in der Isolierung auftreten. Günstig ist es, wenn die Anschläge
als umlaufende Stege ausgebildet sind, weil dadurch eine großflächige
Auflage für andere Bauteile geschaffen wird. Ist solch
ein Bauteil beispielsweise eine Dichtung, so ist eine gut funktionierende
Abdichtung für das Fluid besonders leicht zu realisieren.
Liegt andererseits die Isolierung an dem Anschlag an, so ist selbst
bei Belastung durch das Eigengewicht des Strahlkörpers
eine so geringe Flächenpressung vorhanden, dass eine Beschädigung
der Isolierung ausgeschlossen ist.
-
Bevorzugt
liegt das Spiel im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise zwischen
0,3 und 0,7 mm. Versuchen haben gezeigt, dass ein Spiel in dieser Größenordnung
ausreicht, um Einflüsse durch Wärmeausdehnungen
der Isolierung vollkommen vernachlässigen zu können.
-
Vorzugsweise
besteht das Gehäuse aus zumindest zwei Teilen, die jeweils
wenigstens einen Anschlag für die Isolierung aufweisen.
Durch ein zweigeteiltes Gehäuse kann man den heißen
Bereich von dem kühleren räumlich trennen und
einen starken Wärmefluss zur Rückseite des Infrarot-Strahlers
vermeiden. Günstig ist es dann, wenn die beiden Gehäuseteile
beispielsweise nur durch einzelne Schweißpunkte miteinander
verbunden sind, so dass nur wenige Wärmebrücken
von den heißeren Gehäuseteilen zu den kälteren
existieren. Wenn beide Gehäuseteile jeweils einen Anschlag
für die Isolierung besitzen, können die Dichtungen
im hinteren Teil des Infrarot-Strahlers ohne Beeinflussung oder
Krafteinwirkung auf die Isolierung installiert und eingestellt werden.
Eine unter Vorspannung mit der Dichtung gekoppelte Rückwand übt
keinerlei Kraft mehr auf die Isolierung aus.
-
Mit
Vorteil ist dafür gesorgt, dass das Gehäuse aus
Werkstoffen mit unterschiedlichen Temperaturbeständigkeiten
zusammengesetzt ist. Durch die Zweiteilung des Gehäuses
ist es möglich, ausschließlich in dem heißeren
Bereich hochwarmfeste Werkstoffe einzusetzen. Im hinteren Teil des
Infrarot-Strahlers können demzufolge einfachere und preiswertere
Werkstoffe verwendet werden.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen
-
1 bis 4 schematische,
geschnittene Darstellungen eines erfindungsgemäßen
Infrarot-Strahlers und
-
5 ebenso
schematisch einen Infrarot-Strahler aus dem Stand der Technik.
-
5 bildet
einen aus dem Stand der Technik bekannten Infrarot-Strahler ab.
Er besitzt ein Gehäuse 7, zu dem auch die Rückwand 9 gehört.
In der Rückwand 9 ist – nur durch einen
Pfeil angedeutet – der Einlass für das brennbare
Fluid 1, das in der Regel aus einem Gas-Luft-Gemisch gebildet
ist. Das Fluid gelangt in eine Verteilkammer 2. Die Verteilkammer 2 wird
zur Umwelt hin durch die Verteilkammerdichtung 8 verschlossen.
Eine Brennerplatte 3 trennt die Verteilkammer 2 vom Brennraum 4.
Sie ist zum Brennraum 4 hin gasdurchlässig. In
dem Brennraum 4 wird das Gas entzündet und erwärmt
eine näher zur nicht dargestellten zu trocknenden Bahn
gelegenen Strahlkörper 5, der wiederum seine Wärme durch
Infrarotstrahlung an die Bahn abgibt. Aufgrund der hohen Temperaturen,
die mehr als 1100°C betragen können, ist ein thermischer
Isolator 6 zwischen dem Strahlkörper 5 und
dem Gehäuse 7 vorgesehen. Im Stand der Technik
steht die Brennerplatte 3 in direktem oder indirektem Kontakt
mit der Isolierung 6. Das hat zur Folge, dass die Rückwand 9,
wenn sie zum Zwecke ausreichender Dichtigkeit gegen die Verteilkammerdichtung
verspannt wird, auch über die Brennerplatte 3 eine
Kraft auf die Isolierung 6 ausübt. Dies ist nicht
erwünscht, weil es zu Schäden in der Isolierung 6 führen
kann.
-
In 1 ist
der Infrarot-Strahler erfindungsgemäß umgestaltet,
so dass das Problem nicht mehr auftritt. Im Unterschied zu 5 kommt
ein zusätzlich installierter Anschlag 10 zum Tragen,
so dass die Kräfte von der vorgespannten Rückwand 9 nicht
auf die Isolierung 6 übertragen werden können.
Die Isolierung 6 hat innerhalb des Teilrahmens, der durch Gehäuse 7 und
Anschlag 10 gebildet wird, genügend Spiel, auf
die Temperaturunterschiede durch Wärmeausdehnung reagieren
zu können, ohne unzulässige Spannungen zu erreichen.
Der Anschlag 10 ist beispielsweise durch einen umlaufenden
Steg gebildet, der fest mit dem Gehäuse 7 verbunden
ist.
-
Eine
weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung gemäß 2 besteht
darin, das Gehäuse 7 abgesehen von der in der
Regel sowieso gesonderten Rückwand 9 in zwei separate
Teile, ein vorderes Gehäuseteil 11 und ein hinteres
Gehäuseteil 12 zu trennen. Das vordere Gehäuseteil
fasst dabei die heißen Bereiche, also den Strahlkörper 5 und
seine Isolierung 6, ein. Aus diesem Grund besteht er aus
einem wärmefesteren Werkstoff. Das hintere Gehäuseteil 12 kann
aus qualitativ einfacherem Material geformt sein. Beide Gehäuseteile 11, 12 werden
vorzugsweise nur punktuell, beispielweise über Schweißpunkte,
miteinander verbunden, um so geringe Wärmebrücken
wie möglich zu schaffen. Die abknickende Form des hinteren
Gehäuseteils 12 bildet dabei gleichzeitig einen
Anschlag für Kräfte, die über die Rückwand 9 auf
die Isolierung 6 übertragen werden könnten.
Die Isolierung 6 ist in dem vorderen Gehäuseteil 11 weitgehend
unbelastet von äußeren Kräften. Die Zweiteilung
des Gehäuses 7 hat demnach gleich mehrere Vorteile.
Erstens können Anschläge 10 gebildet
werden, die die Isolierung kraftfrei mit Spiel einschließen.
Zweitens kann das Gehäuse insgesamt kostengünstiger
hergestellt werden, weil der Wärmefluss zur Rückwand
so stark vermindert werden kann, dass preiswertere Werkstoffe eingesetzt
werden können.
-
Die 3 und 4 zeigen
weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten, um die Erfindung zu
realisieren. In 3 Ist der vordere Gehäuseteil 11 nach 2 durch
einen vollständigen C-förmigen Rahmen 13 ersetzt
worden. Darin eingeschlossen – und in besonderer Weise
vor äußerer Krafteinwirkung geschützt – ist
mit Spiel die Isolierung 6. 4 zeigt
ein Gehäuse 7, bei dem der hintere Gehäuseteilteil
so als L-förmiger Winkelrahmen 14 ausgebildet
ist, dass er den vorderen Gehäuseteil 11 überlappt.
Auf diese Weise werden alle Vorspannkräfte ins Gehäuse 7 abgeleitet
und beanspruchen nicht die Isolierung.
-
- 1
- Fluid
- 2
- Verteilkammer
- 3
- Brennerplatte
- 4
- Brennraum
- 5
- Strahlkörper
- 6
- Isolierung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Verteilkammerdichtung
- 9
- Rückwand
- 10
- Anschlag
- 11
- Vorderes
Gehäuseteil
- 12
- Hinteres
Gehäuseteil
- 13
- C-förmiger
Rahmen
- 14
- Winkelrahmen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19901145
A1 [0005]
- - EP 0230797 B1 [0008]