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Auskleidung von Brennkammern für Dampferzeuger, Gasturbinen od. dgl.
Brennkammern, die mit Kohlenstaub gefeuert werden, benötigen bekanntlich grossen Rauminhalt und die diesen Raum umschliessenden und von der hellen Flamme bestrahlten Wände erhalten eine entsprechend grosse Oberfläche. Werden diese Wände zum Schutz des Mauerwerkes oder aus andern Gründen z. B. bei Dampferzeugern vollkommen mit Rohren (Heizflächen) bedeckt, so werden grosse Wärmemengen durch Strahlung an diese abgegeben. Es kann nun zweierlei eintreten : Wird durch das die Rohre durchströmende Medium (Wasser oder Dampf) die abgestrahlte Wärme fortgeführt, findet also keine oder nur geringe Rückstrahlung statt, so kühlt sich die Flamme in einer Weise ab, die die Verbrennung des Kohlenstaubes gefährdet. Wird aber die Wärmeabführung unterbunden oder ist der Wärmeübergang des Mediums an das Rohr, wie es z.
B. bei überhitztem Dampf der Fall ist, gering, so erfolgt eine unzulässige Erhitzung dieser Rohre. Man hat diesem Übelstand bisher dadurch vorgebeugt, dass man nur einen Teil der Wände mit Heizflächen auskleidete oder die Rohre mit Isolierstoffe (feuerfesten Steinen) überdeckte. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Wände durch einen Rauchschleier gegen die Strahlung zu schützen, indem man z. B. Rauchgase aus dem Fuchs in einem schmalen Strahl über sie hinwegführt. Das letztere Verfahren ist meist nicht wirksam genug, da reine Abgase die Wärmestrahlen nur wenig zurückhalten ; bei den beiden ersten Massnahmen muss wiederum ein Teil der Wand aus Steinen hergestellt werden, die man möglichst ganz vermeiden, in jedem Falle aber vor zu hohen Temperaturen schützen möchte.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Auskleidung für Brennkammern von Dampferzeugern, Gasturbinen od. dgl., bei welcher eine zu hohe Erhitzung der Wände infolge Bestrahlung dadurch verhütet wird, dass die Strahlungswärme des mit hoher Temperatur verbrennenden Brennstoff- gemisehes durch wärmedurchlässige Korper, z. B. Schirme aus hoch wärmebeständigem Metall auf-
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oder unmittelbar nutzbare Wärmeentwicklung abgeführt wird.
In Fig. 1 ist als Beispiel ein Stück der Wand einer Brennkammer gemäss der Erfindung dargestellt.
Es ist 1 der Raum, in welchem der Brennstoff, vornehmlich Kohlenstaub, verbrannt wird. 2 stellt die äussere Ummantelung, die aus Blechzylinder bestehen kann, dar. Sie ist gegen Wärmestrahlung und zur Verhinderung der Abfuhr von Wärme nach aussen mit einem Wärmeschutzmittel 3 überdeckt. 4 seien Rohre, die von Wasser, Dampf oder Luft durehflossen werden und einen Teil der nutzbaren Heizflächen des Dampferzeugers oder, im Falle einer Gasturbine, der Treibgaserzeugung bilden. Werden nun keine weiteren Vorkehrungen getroffen, so wird ein grosser Teil der erzeugten Wärme an die Wand abgestrahlt, der entweder diese Wand und die Rohre übermässig erhitzt, oder falls die Strahlungswärme abgeführt werden kann, die Verbrennungstemperatur wesentlich herabsetzt.
Um beides zu verhüten, wird ein wärmedurchlässiger Schirm 5 angebracht. Dieser wird durch die Bestrahlung hoch erhitzt und erglüht dadurch. Da aber bekanntlich die durch Strahlung abgegebene Wärme von dem Temperaturunterschied der bestrahlten Körper abhängt, u. zw. nach dem Stefan Boltzmannschel1 Gesetz etwa der Differenz der vierten Potenz des hundertsten Teiles der absoluten Temperaturen entspricht, so vermindert sieh die abgestrahlte Wärme in dem Masse, in dem die Temperatur des Schirmes zunimmt. Da der Körper erglüht, strahlt er die aufgenommene Wärme selbst wieder an die rückliegende kältere Wand oder die Rohre ab.
Diese Wärme muss nun abgeführt werden, um den Schirm, Rohre und Wand auf einer genügend tiefen Temperatur zu erhalten. Zur Abführung dieser Wärme können Rauchgase verwendet werden, die bei
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Dampferzeugern z. B. dem Fuchs" bei : Gasturbinen dem Abgasrohr entnommen und mittels eines Ven- tilators-durch-den Hohlraum'6 zwischen Schirm und Wand mit grosser Geschwindigkeit geblasen werden.Diese Gase erhitzen sich und mischen sich bei 7 mit den frischen Verbrennungsprodukten aus der Brennkammer und werden dann gemeinsam mit diesen'weiter verwendet.
Ist die Wand mit Rohren bedeckt, wie es die Fig. l bei 4 zeigt, so kann auch das die Rohre durchströmende Medium zur Abführung der angestrahlten Wärme dienen. Soll die Temperatur noch niedriger gehalten werden, so kann die Abführung der Wärme gleichzeitig durch diese Heizflächen und durch rückgeführte Abgase oder Luft erfolgen.
Ein Beispiel für die konstruktive Ausführung der Schutzschirm ist auf Fig. 2 im Längsschnitt und auf Fig. 3 im Querschnitt wiedergegeben, u. zw. für eine zylindrische Brennkammer. Die Schirme 10 sind aus Blech hergestellt und durch die angegossenen oder angeschweissten Ösen 11 an je einem der Rohre 12 angehängt. 13 ist die äussere Ummantelung, die mit Isoliermasse 14 bekleidet ist. Als Baustoff für die Schirme kommen Metalle in Betracht, wie sie heutzutage für elektrische Heizkörper häufig verwendet werden. Da keine Festigkeit, sondern nur Beständigkeit gegenüber Oxydation verlangt wird, so kann der Schirm auf ziemlich hohe Temperaturen erhitzt werden, ohne Schaden zu leiden.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Auskleidung für Brennkammern von Dampferzeugern, Gasturbinen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungswärme des mit hoher Temperatur verbrennenden Brennstoffgemisches durch wärmedurchlässige Körper (Schirme) aufgefangen, durch Erglühen derselben an die rückliegenden Wände weitergegeben und von dort durch mittelbar oder unmittelbar nutzbare Wärmeentwicklung abgeführt wird.
2. Auskleidung für Brennkammern von Dampferzeugern, Gasturbinen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass zur Abführung der von den Körpern abgestrahlten Wärme verbrauchte Rauchgase verwendet werden, die nach Erwärmung durch die abgestrahlte Wärme den frischen Verbrennungsprodukten beigemischt werden (mittelbar nutzbare Wärmeentwicklung).
3. Auskleidung für Brennkammern von Dampferzeugern, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abführung der von den Körpern abgestrahlten Wärme Wasser oder Dampf für die Dampferzeugung verwendet wird (unmittelbar nutzbare Wärmeentwicklung).
4. Auskleidung für Brennkammern von Gasturbinen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass zur Abführung der von den Körpern abgestrahlten Wärme Frischluft für die Verbrennung verwendet wird (unmittelbar nutzbare Wärmeentwicklung).
5. Auskleidung für Brennkammern von Dampferzeugern, Gasturbinen od. dgl., dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abführung der von den Körpern abgestrahlten Wärme sowohl durch mittelbar als auch durch unmittelbar nutzbare Wärmeentwicklung geschieht.
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