DE102018002770A1

DE102018002770A1 - Flüssigkeitsgekühltes Flammrohr für ein Heizsystem mit einem Brenner

Info

Publication number: DE102018002770A1
Application number: DE102018002770.9A
Authority: DE
Inventors: Constantin Kinias; Nicole Schroeter
Original assignee: Scheer Heizsysteme & Produktonstechnik GmbH
Current assignee: Scheer Heizsysteme & Produktonstechnik GmbH
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Flüssigkeitsgekühltes Flammrohr für ein Heizsystem mit einem Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr ganz oder teilweise eine flüssigkeitsdurchströmte Doppelwand hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für ein Heizsystem mit einem Brenner. Der Brenner ist in einem das Heizwasser führenden Kessel in dessen Brennraum angebracht.
Bei Heizsystemen sorgt das Flammrohr in dessen Innenraum für ein kontrolliert weitestgehend homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch. Somit kann im Flammrohr eine bei zunehmender Flammentemperatur nahezu rückstandslose Verbrennung stattfinden. Das Flammrohr wird an dem Brenner direkt oder an dessen Brennerrohr (Stammrohr) angebracht. Bei blaubrennenden Brennern sind die Flammtemperaturen mit mehr als 1.200 °C hoch, wodurch temperaurbedingt die Gefahr der Verformung bzw. Zerstörung des Flammrohres besteht.
Zur materialschonenden Kühlung des Flammrohres (Reduktion der Temperatur an dessen Wand/Mantel) wird ein Teil der in der Brennkammer des Brenners abgekühlten Heizgase (Abgas) über das Flammrohr aus dem Brennraum zurückgeführt. Vor dem Flammrohr (flammwurzelseitig) befinden sich Rezirkulationsöffnungen, durch welche die Heizgase zum Flammenkern gelangen und die Temperatur der Verbrennung absenken.
Am heißen Flammrohr entstehen NOx-Gase, die bekanntlich gesundheitsschädigend für den Menschen sind. Die niedrigeren Verbrennungstemperaturen tragen sowohl für eine homogene Gemischbildung als auch zur Reduktion der Abgasemissionen bei.
Des Weiteren kann das heiße Flammrohr glühen. Dies ist bei einigen Anwendungen aus sicherheitstechnischen Gründen bedenklich, da die noch nicht verbrannten gasförmigen Brennstoffteilen sich unkontrolliert entzünden können.
Bekannte Flammrohre für Brenner sind in der Regel zylindrisch aus Blech ausgebildet. Neben der Kühlung durch rezirkulierende Abgase sind flüssigkeitsdurchströmte Flammrohre durch die DE 10 2015 012 235.5 sowie DE 10 2016 004 789.5 bekannt. Beide zuletzt genannten Offenbarungen sehen konstruktiv aufwendige Lösungen vor, die mittels Rohren die Durchströmung mit Flüssigkeit (Heizwasser) vorsehen.
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Flammrohr für einen Brenner bereitzustellen, welcher selbstkühlend ausgebildet ist und mit einer konstruktiv einfachen Lösung realisiert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Flammrohr für einen Brenner mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Flammrohr für einen Brenner zeichnet sich dadurch aus, dass das Flammrohr (10) ganz oder teilweise einen doppelwandigen Mantel (11) hat, der flüssigkeitsdurchströmt (12) ist.
Durch den doppelwandigen Mantel, mit Innen- (19) und Außenwand (20), strömt eine Flüssigkeit (etwa Heizwasser mit ca. 100 Grad Celsius) (12), die für die Wärmeübertragung und somit Kühlung des Flammrohres sorgt.
In einigen Brennerausführungen wird die Funktion des Flammrohrs (10) zusätzlich durch das die Mischeinrichtung des Brenners tragende Brennerrohr/Stammrohr übernommen, dergestalt, dass Brennerrohr/Stammrohr und Flammrohr (10) eine konstruktive Einheit bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mantel des Stammrohrs oder der Einheit aus Stammrohr und Flammrohr (10) ganz oder mindestens zu einem Teil durch von Flüssigkeit (12) durchströmten doppelwandigen Mantel (11) gebildet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass innerhalb des doppelwandigen Mantels (zwischen Innen- (19) und Außenwand (20)) eine oder mehrere die Flüssigkeit lenkende Führung (z. B. Blech, Spirale, Endung usw.) (15) angebracht ist. Diese ermöglicht eine für die Wärmeübertragung (aus dem heißen Flammrohr zu der Flüssigkeit) optimale Durchleitung der Flüssigkeit (12) und vermeiden einen direkten „Kurzschluss“ der Flüssigkeit (12) vom Eintritt (13) zum Austritt (14).
Darüber hinaus sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass der doppelwandige Mantel aus mehreren Schichten gestaltet ist. Dabei kann die Flüssigkeit nach Eintritt (13) hin und her fließen (z.B. etwa konzentrisch parallel zur Achse (18) des Flammrohrs (10) bevor sie den Austritt (14) erreicht. Der Fluss der Flüssigkeit kann auch umgekehrt sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die der Achse (18) zugewandte Innenseite (19) des Flammrohrs (10) rund, wodurch das homogene Brennstoff-Luft-Gemisch mit den Verbrennungsgasen sich strömungstechnisch ungestört durch das Flammrohr fortbewegen kann, die Außenseite (20) des Flammrohrs (10) mehreckig.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Anbringungsstelle des flüssigkeitsgekühlten, doppelwandigen Flammrohrs (10) nicht am Brenner direkt oder über das Brennerrohr/Stammrohr verbunden ist, sondern an den Kessel (21) angebracht, fest mit ihm verbunden ist. Bei Herausnahme des Brenners (30) aus dem Kessel (21) verbleibt somit das Flammrohr (10) am Kessel (21), da mit ihm fest verbunden oder in den Kessel integriert eine Einheit bildet.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen:

1 einen Querschnitt eines Flammrohres (10) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Querschnitt eines Flammrohrs (10) mit doppelwandigen Mantel (11) des Flammrohres (10), wobei die Flüssigkeit nach Eintritt (13) entlang der Achse (18) des Flammrohres (10) und parallel dazu hin und her in zwei Schichten fließt,
3 einen Querschnitt eines an den Kessel (21) (beispielhaft hier Kesselkörper mit dem direkt integriertem flüssigkeitsgekühltes Flammrohr (10) und der Mischeinrichtung des eingeführten Brenner (30).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015012235 [0006]
DE 102016004789 [0006]

Claims

Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) für einen Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) ganz oder teilweise einen flüssigkeitsdurchströmten doppelwandigen Mantel (11) hat.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Flammrohres (10) mit dem Stammrohr/Brennerrohr des Brenners eine Einheit bildet, wobei Stammrohr/Brennerrohr und Flammrohr (10) ganz oder mindestens zu einem Teil einen durch von Flüssigkeit (12) durchströmten doppelwandigen Mantel (11) haben.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des doppelwandigen Mantels (11) eine oder mehrere die Flüssigkeit (12) lenkende Führungen (15) angebracht sind.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Mantel (10) aus mehreren die Flüssigkeit lenkenden Schichten gestaltet ist.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten konzentrisch zu der Achse (18) des Flammrohrs (10) sind.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Achse (18) zugewandte Innenseite (19) des Flammrohrs (10) rund, die Außenseite (20) mehreckig ist.
Flüssigkeitsgekühltes (12) Flammrohr (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) an den Kessel (21) fest mit ihm verbunden angebracht ist oder mit dem Kessel eine Einheit bildet.