DE1230163B - Strahlheizrohr, insbesondere zur Beheizung von Ofenraeumen - Google Patents

Description

• Strahlheizrohr, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen Die Erfindung bezieht sich auf Strahlheizrohre, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen, mit zentral angeordneter Brennstoffzufuhreinrichtung und konzentrisch um diese angeordnete, von kreiszylindrischen Trennwänden gebildeten Ringräumen, wobei der der Rauchgasabführung dienende äußere Ringraum an seinem stromab liegenden Ende durch eine Abschlußplatte verschlossen ist und eine schraubenförmige Leitfläche aufweist.
• Es sind z. B. Tauchheizbrenner mit röhrenförmigen Verbrennungskammern, insbesondere für die Tauchbeheizung von technischen Bädern, Metallschmelzbädern od. dgl. mit Zuführung der Verbrennungsmittel unter Druck bekannt. Die Rohrleitungen sind dabei z. B. gleichlaufend, vorzugsweise gleichachsig angeordnet. An den Brenner schließt sich eine Verbrennungskammer an, und die Rückführung der Heizgase erfolgt über einen die Verbrennungskammer umgebenden Ringraum. Wohl wird am unteren Ende der Brennkammer eine turbulente Strömung erzielt und an der Umkehrstelle die Restverbrennung beschleunigt, doch kann durch das Fehlen von Leitflächen keine Bewegungsrichtung der Verbrennungsluft und der rückgeführten Verbrennungsgase erreicht werden, worunter die Wärmeleistung solcher Tauchheizbrenner leidet. Zwar ist es bekannt, bei Tauchheizbrennern innerhalb der röhrenförmigen Verbrennungskammer Drallkörper einzubauen, aber die Verbrennungsgase werden von der Verbrennungskammer unmittelbar und nicht im Gegenstrom zu der Verbrennungsluft abgeführt, so daß die Verbrennungsluft nicht durch die außen geführten Abgase vorgewärmt wird.
• Es sind außerdem Heizeinrichtungen für Flüssigkeitstanks, Heizöfen u. dgl. bekannt, bei denen mehrere, z. B. drei Rohre parallel nebeneinander angeordnet sind. In das mittlere Rohr reicht der Brenner hinein, und eine Leitfläche gibt der Flamme eine Drallwirkung. Die Verbrennungsgase, die die Wärme nach außen abgeben, werden über die rechts und links des Brennrohres liegenden Rohre abgeführt, und diese sind ebenfalls mit spiraligen Leitflächen versehen. Eine Wechselwirkung zwischen Brennkammer und Verbrennungsgasen etwa in der Art, daß die Verbrennungsluft durch die Verbrennungsgase vorgewärmt wird, ist hier nicht gegeben, denn die Ströme werden nicht in konzentrisch zueinander, sondern in getrennt liegenden Rohren geführt.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für Strahlheizrohre zur Beheizung von Ofenräumen ein Optimum an Wärmeleistung bei gleichmäßiger Temperaturverteilung zu erreichen. Dies geschieht dadurch, daß bei Strahlheizrohren mit zentral angeordneter Brennstoffzufuhreinrichtung und konzentrisch um diese angeordneten, von kreiszylindrischen Trennwänden gebildeten Ringräumen, bei denen der der Rauchgasführung dienende äußere Ringraum an seinem stromab liegenden Ende durch eine Abschlußplatte verschlossen ist und eine schraubenförmige Leitfläche aufweist, in dem der Verbrennungsluftzuführung dienenden inneren, am stromabliegenden Ende offenen Ringraum eine der ersteren gleichgerichtete schraubenförmige Leitfläche vorgesehen ist.
• Die am Brenner erzeugte Drallwirkung wird auch der von hier aus sich bildenden Flamme aufgezwungen, so daß sich die Wirbelbewegung bis zum Austritt des an den Brenner sich anschließenden Innenrohres fortsetzt. Hier erfolgt dann die Umlenkung in den äußeren Ringraum oder Rekuperator, der von einem Mantelrohr umgeben ist. Die in diesem Raum auf die ganze Länge oder auf eine Teillänge angeordneten schraubenförmigen Leitflächen sorgen dafür, daß die Abgase in dem gegebenen Drehsinn bis zum tangential liegenden Austritt im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen geleitet werden. Auf diesem Weg findet unter intensivstem Wärmeübergang vom Brennraum zum Rekuperator und von diesem über das Mantelrohr die Wärmeabstrahlung in das Ofeninnere statt. Außerdem wird die Verbrennungsluft bis zum Brenner hin durch die außen geführten Abgase vorgewärmt. Der gute Wärmeübergang vom Flammrohr zum Rekuperator wird vor allem durch eine Vergrößerung der Wege erreicht.
• Die vorteilhafte Drallrichtung der Abgase wird bis zum Austritt aus dem äußeren Ringraum über einen tangential angeordneten Abgasstutzen erreicht. Um eine gleichmäßige, in bestimmten Grenzen regulierbare Verbrennung zu erreichen, ist der Kopf des Brennstoffzuführungsrohres zur Veränderung des Luftaustritts an der Brennermündung axial beweglich. Kurz vor der Brennermündung ist das Zwischenrohr für die Luftzuführung zur Verengung des Luftaustrittsquerschnitts eingezogen, wodurch eine Erhöhung der Luftaustrittsgeschwindigkeit und damit eine bessere Verbrennung erreicht wird.
• In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das Strahlheizrohr und F i g. 2 eine Seitenansicht auf das Rohr von der Eintrittseite des Brennstoffes und der Luft her gesehen.
• Das Strahlheizrohr 1 setzt sich aus dem zentral angeordneten Brennstoffzuführungsrohr 3, dem dieses umgebenden Zwischenrohr 13 und dem Mantelrohr 11 zusammen. Durch diese konzentrisch zueinanderliegenden Rohre 3,13 und 11 werden Ringkanäle 6 und 10 gebildet. Dem Ringraum 6 wird die Verbrennungsluft durch einen Stutzen 4 tangential zugeführt. Ein Abgasstutzen 5 geht ebenfalls tangential von der Verlängerung 14 des Außenmantels 11 ab. Die Brennstoffzuführung zu dem Zentralrohr 3 erfolgt über einen Stutzen 2. Das Zwischenrohr 13 ist in der Nähe des Brennstoffaustritts eingezogen, und mittels eines axial beweglichen, mit dem Rohr 3 verbundenen Kopfes 3' kann der Austrittsquerschnitt für die Luft in einfacher Weise verändert werden. An den eingezogenen Teil 13' des Zwischenrohres 13 schließt sich ein Innenrohr 9 an, das nicht ganz bis zum Ende des Strahlrohres 1 bzw. des Mantelrohres 11 reicht. Dieses Rohr 11 weist an seinem freien Ende einen Ansatz 11' auf, mit dessen Hilfe eine Befestigung im Ofeninneren möglich ist. Der Ringraum 6 ist mit schraubenförmig gewundenen Leitflächen 7 ausgestattet, deren Steigung so gerichtet ist, daß die tangential eintretende Verbrennungsluft eine gleichsinnig rotierende Bewegung um die Längsachse des Strahlheizrohres ausführt. Diese Leitflächen reichen bis zur Brennermündung 8, so daß die dort sich vollziehende Vermischung mit dem Brennstoff eine Wirbelflamme ergibt, deren Bewegung sich in dem Innenrohr 9 bis zu dessen Ende 9' fortsetzt. Von hier aus erfolgt dann die Umlenkung in den äußeren Ringraum 10, den die Abgase im Gegenstrom zu den Brenngasen durchwandern und in dem sie auf die ganze Länge oder zumindest auf eine Teillänge durch ebenfalls schraubenförmige Leitflächen 12 wiederum schraubenförmig rotierend bis zum tangentialen Abgasaustritt 5 geführt werden.
• Die kinetische Energie der ankommenden Luft wird durch die eingebauten Leitflächen 7,12 in eine schraubenförmige Bewegung umgelenkt, wodurch der Weg, den die Luft im Rekuperator 10 zurückzulegen hat, wesentlich länger ist als bei der bekannten Luftführung parallel zur Strahlrohrachse. Hierdurch wird eine Verbesserung des Wärmeaustausches erreicht. Auf ihrem weiteren Weg wird diese schraubenförmige Luftbewegung ohne zwangsweise Umlenkung und daher ohne Druckverlust zur Ausbildung einer an sich bekannten Wirbelflamme herangezogen. - Die schraubenförmige Bewegung des Verbrennungsgemisches wird zweckmäßigerweise auf der Abgasseite in der gleichen Drehrichtung beibehalten, um auch dort den Wärmeübergang bei geringstem Druckverlust zu fördern. Durch die im Gegenstrom geführten Abgase wird die Verbrennungsluft auf einem langen Weg vor dem Austritt am Brenner 8 so vorgewärmt, daß die Flammbildung günstig beeinflußt wird.
• Der Einbau und die Anordnung der schraubenförmigen Leitflächen ist nicht auf den Rekuperator beschränkt, sondern diese können auch an dem Innenrohr 9 angebracht werden. Die schraubenförmige Bewegung der Gase verbessert bei geringsten Druckverlusten den Wärmeübergang im Rekuperator und die Ausbildung einer Wirbelflamme. Durch diese Maßnahmen zusammen erhöht sich dann der Wärmeübergang vom Mantelrohr 11 in den Innenraum des Ofens.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Strahlheizrohr, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen, mit zentral angeordneter Brennstoffzufuhreinrichtung und konzentrisch um diese angeordnete, von kreiszylindrischen Trennwänden gebildete Ringräume, wobei der der Rauchgasführung dienende äußere Ringraum an seinem stromab liegenden Ende durch eine Abschlußplatte verschlossen ist und eine schraubenförmige Leitfläche aufweist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in dem der Verbrennungsluftzuführung dienenden inneren, am stromabliegenden Ende offenen Ringraum eine der ersteren gleichgerichtete schraubenförmige Leitfläche vorgesehen ist.
2. 2. Strahlheizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase aus dem äußeren Ringraum (10) in der durch die Leitflächen (12) gegebenen Drallrichtung über einen tangential angeordneten Abgasstutzen (5) austreten.
3. 3. Strahlheizrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (3') des Brennstoffzuführungsrohres (3) zur Veränderung des Luftaustrittes an der Brennermündung (8) axial beweglich ist.
4. 4. Strahlheizrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrohr (13) kurz vor der Brennermündung (8) zur Verengung des Luftaustrittsquerschnittes eingezogen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung Sch 2225 V/24 c (bekanntgemacht am 7. 1. 1954); britische Patentschrift Nr. 669 975.