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Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine solche Heizeinrichtung wurde zum Beispiel durch die DE-PS 42 04 320 bekannt. Bel dieser bekannten Lösung strömt das Brenngas-Luft-Gemisch aus einem Rohr in einen Verteilraum und von dort über im untersten Bereich eines Brennraumes angeordnete Durchbrüche einer Wand des Verteilraumes in den Brennraum Nachteilig ist, dass sich die Ausströmgeschwindigkeit mit der Belastung ändert. Dadurch kommt es zu unterschiedlichen Brennbedingungen für das Brenngas-Luft-Gemisch.
Ziel der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung vorzuschlagen, bei der eine weitgehende Konstanz der Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches bei sich ändernder Belastung gegeben 1St.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 oder 2 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass sich durch den bei steigender Belastung steigenden Durchsatz durch die Düse der Ausströmquerschnitt erhöht, da die Verteilhaube mit steigendem Durchsatz von der Stirnseite der Düse abgehoben wird und sich mit steigendem Durchsatz mehr und mehr von der Stirnseite der Düse entfernen kann Dabei erhöht sich der Ausströmquerschnitt für das Gas-LuftGemisch, wodurch die Ausströmgeschwindigkeit In den Raum ausserhalb der Verteilhaube konstant bleibt.
Ausserdem wird durch die vorgeschlagenen Massnahmen auch erreicht, dass das Brennervolumen variabel gestaltet ist und sich mit der Belastung des Brenners ändert.
Der Hohlzylinder zur Begrenzung des Brennraumes kann bei der Variante gemäss Anspruch 1 aus einer
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tet. Jedoch ist auch ein Betrieb als Strahlungsbrenners möglich. Die weitere Beschreibung bezieht sich auf einen katalytischen Brenner.
Die durch katalytische Umsetzung an dem den Brennraum begrenzenden Hohlzylinder entstehende Wärme wird zum Teil durch Leitung an einen von einem Wärmetauschmedium durchströmten Kühlmantel abgegeben. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass, wenn keine Vorheizung des Gas-Luft-Gemisches erfolgt, die Katalysatorenbettemperatur nicht unter 700 o C sinkt beziehungsweise, wenn das Gas-LuftGemisch auf ca. 200. C vorgewärmt wird, nicht unter 500 C sinkt.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer guten Führung der Verteilhaube, die sich mit steigender Belastung des Brenners und damit steigendem Durchsatz des Gas-Luft-Gemisches mehr und mehr von der freien Stirnfläche der Düse abhebt.
Bel belden Varianten ist die Brennkammer durch die Verteilhaube beziehungsweise durch die Scheibe unterteilt, wobei der nicht oder weniger benutzte obere Teil des Brennkammervolumens mit aufgeheizt wird.
Dabei kann aufgrund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten das noch vorhandene unvollständig umgesetzte Gas-Luft-Gemisch am oberen Bereich des Hohlzylinderkatalysators und gegebenenfalls an einem Wabenkatalysator weiter reagieren.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich die Möglichkeit, einen minimalen Ausströmquerschnitt auf einfache Weise festlegen zu können.
Jeweils ein Ausführungsbeispiel der beiden Varianten der Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Fig. gleiche Einzelheiten.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 ist eine mit einem Mischraum 1 verbundene Düse 2 vorgesehen, die in eine Brennkammer 3 hineinragt. Diese Brennkammer ist von einem Hohlzylinder 4 begrenzt, der an seiner Innenseite 22 mit einem Katalysator beschichtet ist und aus einer Fest- oder Faserkeramik hergestellt 1St.
Von der freien Stirnseite 27 der Düse 2 stehen Abstandhalter 5 ab, auf denen eine Verteilhaube 6 aufliegt. Diese Verteilhaube 6 weist eine dichte Kreisscheibe 7 auf, die mit einem sich nach unten zu kegelartig erweiternden Mantel 8 einstückig verbunden zist, wobei der Mantel 8 Durchbrechungen 9 aufweist, aber nicht muss.
Weiter ist In der Brennkammer 3 eine Scheibe 10 gehalten, die als Volumenteiler dient. Diese ist über ein Rohr 32 mit der Kreisscheibe 7 der Verteilhaube 6 verbunden, wobei das Rohr 32 am unteren Ende konisch geformt ist und in die Kreisscheibe 7 eingesteckt ist. Dabei verbleibt zwischen dem Rand der Scheibe 10 und der Innenseite 22 des Hohlzylinders 4 ein Ringspalt 11 wie auch zwischen dem Rand des Mantels 8 der Verteilhaube 6 und der Innenseite 22 des Hohlzylinders 4.
Oberhalb der Brennkammer 3 ist ein Gassammelraum 12 angeordnet, der nach oben zu von einem Wabenkatalysator 13 begrenzt ist. Oberhalb des Wabenkatalysators 13 ist ein Wärmetauscher 14 angeordnet Dabei sind der Gassammelraum 12, der Wabenkatalysator 13 und der Wärmetauscher 14 von einem
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oberhalb des Hohlzylinders 4 auf diesem aufsitzende Gehäuse 15 begrenzt, das einen oberhalb des Wärmetauschers 14 angeordneten Abzug 16 für die Brenngase aufweist.
Der aus einer Keramik hergestellte Hohlzylinder 4 begrenzt von Innen einen von einem Wärmetauschmedium durchströmten Ringraum 17, der von aussen von einer Wand 24 umgeben ist, wobei das Wärmetauschmedium den Hohlzylinder 4 kühlt. Ein Einlass 25 und ein Auslass 26 sind über den Ringraum 17 miteinander verbunden.
In den Mischraum 1 münden eine Gasleitung 18 und eine Luftleitung 19, wobei diese Leitungen 18 und 19 schräg gegen eine als Prallwand dienende Rückwand 20 des Mischraumes 1 geneigt In den Mischraum 1 einmünden, wodurch es aufgrund der Richtungsumkehr des Gases und der Luft zu einem sehr gleichmässigen Vermischen der beiden Komponenten kommt.
Dieses Gas-Luft-Gemisch strömt über die Düse 2 in die Brennkammer 3, wobei die Verteilhaube 6, Je nach der Belastung der Heizeinrichtung und damit des Durchsatzes des Gas-Luft-Gemisches mehr oder weniger weit von der freien Stirnseite 27 der Düse 2 abhebt, wodurch sich der Ausströmquerschnitt der Düse 2 entsprechend verändert.
Nach dem Austntt des Gas-Luft-Gemisches aus dem von der Verteilhaube 6 nach oben begrenzten Bereich der Brennkammer 3 wird dieses Innerhalb des von der Scheibe 10 nach unten begrenzten Bereiches 28 umgesetzt. Voraussetzung hierzu ist, dass der Katalysator auf die Anspringtemperatur durch eine externe Vorheizung, zum Beispiel mittels elektnscher Widerstände, aufgeheizt wurde. Zur Vorheizung des Katalysators ist entweder ein separater Raum notwendig, so dass die heissen Abgase den Katalysator aufheizen, oder es muss eine Vorheizung des Gas-Luft-Gemisches erfolgen, zum Beispiel auf elektrischem Wege. Die Apparaturen zum Vorheizen sind nicht dargestellt.
Eine weitere Möglichkeit zur Vorheizung des Brenners besteht dann, bei Wärmeanforderungen das System mit Methanol zu starten. Dabei ist eine Vorheizung nicht notwendig. Das Methanol verdampft bereits bei Raumtemperatur und setzt sich auch bei dieser Temperatur am Katalysator um. Dadurch heizt sich der Katalysator auf. Erreicht dieser die Anspnngtemperatur, so wird der Gasweg freigegeben. Dabei erfolgt meist keine vollständige Umsetzung. Die Gase durchströmen den Ringspalt 11, wobei sich relativ geringe Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Brennkammer 3 oberhalb der Scheibe 10 ergeben. Dadurch kann das verbleibende nicht umgesetzte Gas-Luft-Gemisch im Bereich oberhalb der Scheibe 10 weiter an der katalytischen Beschichtung umgesetzt werden.
Die dabei erzeugte Wärme wird im wesentlichen durch das den Ringraum 17 durchströmende Wärmetauschermedium abgeführt.
Nach dem Passieren des Gassammelraumes 12 erfolgt eine weitere Umsetzung eines noch verbliebenen Brenngas-Luft-Gemisches Im Bereich des Wabenkatalysators 13.
Die in dieser zweiten Stufe erzeugte Wärme wird über den Wärmetauscher 14 abgeführt, der über seine Durchlässe 29 und 30 von einem aufzuheizenden Medium durchströmt ist, wobei ersterer mit dem Auslass 26 des Ringraumes 17 verbunden sein kann.
Die Ausführungsform nach der Flg. 2 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 1 dadurch, dass die bewegliche Scheibe 10 fehlt, dass eine Stirnwand 21 auf den oberen Rand 31 eines modifizierten Hohlzylinders 4'aufgesetzt ist, wobei die Verteilhaube 6 mit relativ geringem Spiel in dem Hohlzylinder 4' geführt ist, dass der Hohlzylinder 4'aus gasdurchlässIgem Draht oder Streckmetall hergestellt und dass die Katalysatorbeschichtung des Hohlzylinders 4'an dessen Aussenseite angebracht ist.
Die Brennkammer 3 ist durch eine Stirnwand 21 oben abgeschlossen, so dass das Gas-Luft-Gemisch durch die Mantelwand des Hohlzylinders 4'hindurchströmen muss und an dessen Aussenseite unter Mitwirkung des Katalysators umgesetzt wird.
Der Ringraum 17 ist dabei vom Hohlzylinder 4'über einen weiteren Ringraum 33 distanziert, so dass sich zwischen diesem weiteren 33 und dem durch den Doppelmantel gebildeten Ringraum 17 ein umlaufender Zwischenraum ergibt, in dem es zur weiteren Umsetzung des Gas-Luft-Gemisches kommt.
Der übrige Aufbau entspricht jenem nach der Fig. 1.
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