DE1454253C - Brennkammeranordnung fur einen mit {UissAgem Brennstoff beUiebenm Luft erhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammeranordnung für einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Lufterhitzer, bei dem die Verbrennungsluft von dem durch ein koaxial zur Brennkammer angeordnetes Axialgebläse geförderten Luftstrom abgezweigt und der Brennkammer und einem vor dieser angeordneten, von einem zylindrischen Gehäuse umschlossenen Brenner zugeführt wird, wobei die Brennkammer auf der dem Brennergehäuse zugewandten Seite eine Stirnwand aufweist mit einer mittleren Öffnung, deren Durchmesser kleiner ist als der des Brennergehäuses, und wobei am Mantel des Brennergehäuses eine Anzahl von Leitflächen für die dem Brenner zuströmende Luft angeordnet sind.

Bei einem bekannten Lufterhitzer mit einer solchen Brennkammeranordnung sind zwischen dem Axialgebläse und dem Brennergehäuse senkrecht und waagerecht angeordnete Leitbleche vorgesehen, durch die die schraubenförmige Bewegung des Luftstroms, die durch das Axialgebläse entsteht, aufgehoben wird. Die Energie dieser Bewegung des Luftstroms wird dadurch in eine Druckerhöhung der strömenden Luft umgesetzt. Infolge des erhöhten Drucks kann in einer Brennkammer bestimmter Abmessung eine größere Menge Brennstoff pro Zeiteinheit verbrannt werden, so daß die Leistung des Lufterhitzers erhöht wird. Um eine möglichst vollkommene Verbrennung in der Brennkammer zu erreichen, ist jedoch innerhalb des Brennergehäuses vor der Brennstoffdüse eine Reihe von geneigten Leitflächen vorgesehen, die dem Luftstrom wieder eine Drehbewegung erteilen.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für eine große Verbrennungsluflmenge ein hoher Luftdruck erforderlich ist. und dieser hohe Druck durch das verlustreiche Umwandeln der Geschwindickeilshöhe des Luftstroms (infolge der Winkelbewegung, die durch das Axialgebläse erteilt wird) in Druckhöhe erhalten wird, und daß dann für eine gute Verbrennung der Luftstrom mittels der Leitflächen wieder in Wirbelbewegung versetzt wird (USA.-Patentschrift 2 866 627).

Ein anderer bekannter Lufterhitzer enthält ein Brennergehäuse, das an dem zu einem Axialgebläse hin liegenden Ende geschlossen ist. Die vom Axialgebläse gelieferte Luft tritt hinter diesem Ende des Brennergehäuses seitlich, jedoch im wesentlichen in Längsrichtung des Brenners ein. Es sind keine Leitflächen vorhanden, so daß die der Luft durch das Axialgebläse erteilte Wirbelbewegung in der Brennkammer nur noch gering ist (USA.-Patentschrift 2 896 933).

Schließlich ist ein Brenner mit zylindrischer Mischkammer bekannt, deren Mantel mit Leitflächen versehene Schlitze aufweist, so daß die Verbrennungsluft tangential eintritt und in der Mischkammer rotiert. Die Energie für diese Rotationsbewegung muß der Strömungsenergie des Luftstroms entnommen werden, so daß die Luft mit entsprechend hohem Druck zugeführt werden muß (deutsche Patenschrift 958 948).

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Brennkammeranordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine möglichst vollkommene Verbrennung bei geringstem Verbrauch an Strömungsenergie des Luftstroms erhalten wird, so daß für die Zuführung der Verbrennungsluft ein Axialgebläse einsetzbar ist, das Luft von geringem Druck liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Brennergehäuse auf der dem· Axialgebläse zugewandten Seite durch eine Wand abgeschlossen und auf der entgegengesetzten Seite mit Abstand von der Brennkammerstirnwand unter Freilassen eines Ringspaltes angeordnet ist, daß die Leitflächen auf der Außenseite des Brennergehäusemantels angeordnet und gegenüber einer durch die Brennergehäuseachse gelegten Ebene entgegen der Drehbewegung der Luft um einen Winkel geneigt sind und daß in Drehrichtung der Luft gesellen an der Mantelfläche jeweils vor den Leitflächen Lufteinlaßöffnungen angebracht sind.

Bei dieser Ausbildung tritt die Luft nicht axial, sondern radial in das Brennergehäuse ein. Die der Luft vom Axialgebläse erteilte Drehbewegung wird beim Eintritt in das Brennergehäuse aufrechterhalten und infolge der starken schraubenförmigen Luftbewegung wird auch bei geringem Druck der Luft eine intensive Vermischung der Luft mit dem Brennstoff erzielt. Die durch den Ringspalt eintretende Sekundärluft gewährleistet einen vollständigen Ausbrand des Brennstoff-Luft-Gemisches, so daß insgesamt eine vollkommene Verbrennung in der Brennkammer stattfindet. Als Axialgebläse genügt daher ein einfacher Ventilator.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Lufterhitzers, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Seitenansicht des vor der Brennkammer angeordneten Brennergehäuses in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine Ansicht der dem Axialgebläse zugewandten Seite des Brennergehäuses;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Brennergehäuses.

Auf einem den Brennstofftank enthaltenden Gestell 2 des Lufterhitzers mit einer Handhabe 3 und

3 4

einem Räderpaar 4 ist ein an beiden Enden offenes, Brennergehäuse 30 wird die Drehbewegung der Luft

zylindrisches Außengehäuse 8 angeordnet, an das sich durch die Neigung der Leitflächen 50 unter dem Win-

eine halbzylindrische Abdeckung 10 anschließt, unter kel α und durch die Schräglage der Lufteinlaßöffnun-

der sich ein Motor 14 befindet, der ein Axialgebläse gen 40 unterstützt, so daß die Verbrennungsluft im

12 antreibt. Der erzeugte Luftstrom ist in Fig. 1 5 Brennergehäuse 30 und in der anschließenden Brenn-

durch Pfeile angedeutet. Die vom Axialgebläse er- kammer in starker Drehbewegung ist.

zeugte Drehbewegung der Luft ist in F i g. 3 ebenfalls Damit ergibt sich eine gute Durchmischung der

durch einen Pfeil angedeutet. Verbrennungsluft mit dem Brennstoff und eine voll-

Innerhalb des Außengehäuses 8 ist mittels Halter kommene Verbrennung innerhalb der Brennkammer.

18 eine Brennkammer 16 von kleinerem Durchmesser io Das sonst häufig zu beobachtende Herausschlagen

so angeordnet, daß ein Ringkanal 20 gebildet ist, in von Flammen aus dem Ringspalt 28 wird vermieden,

dem die um die Brennkammer 16 strömende Luft er- Bei einer praktisch bewährten Brennkammeranord-

wärmt wird. Die zum Axialgebläse 12 gerichtete Stirn- nung hat das Brennergehäuse 30 eine Länge von etwa

wand 22 der Brennkammer 16 hat eine mittlere Öff- 60 mm und einen Außendurchmesser von etwa 125

nung 24 für die Zuführung der vom Luftstrom abge- 15 mm, wobei im Mantel 32 sechs Lufteintrittsöffnungen

zweigten Verbrennungsluft. Am Auslaß der Brenn- mit einer Breite von 12,5 mm und einer Länge von 32

kammer 16 ist eine Platte 26 vorgesehen, die einen mm vorgesehen sind, deren Längsachse unter etwa

kleineren Durchmesser als die Brennkammer 16 hat, 30° zur Achse des Brennergehäuses 30 verläuft. Die

so daß die Verbrennungsgase durch den Ringspalt 28 Lufteinlaßöffnungen 40 liegen vorzugsweise in gerin-

austreten und sich mit der durch den Ringkanal 20 20 gerem Abstand (etwa 3 mm) vom Ringspalt 42, wäh-

strömenden reinen Luft mischen. rend sie von der Wand 34 weiter entfernt sind. Die

An der Stirnwand 22 der Brennkammer 16 ist mit- Brennkammer hat einen Durchmesser von 250 mm, tels Winkelstücke 44 ein zylindrisches Brennerge- wobei die mittlere Öffnung 24 einen Durchmesser von häuse 3Θ angebracht. Dieses Brenner gehäuse 30 hat 82 mm hat. Der Ringspalt 42 ist 3 mm breit. Die Leiteinen kleineren Durchmesser als die Brennkammer 16, 25 flächen 50 sind 5 mm lang und haben eine Höhe von jedoch einen etwas größeren Durchmesser als die Öff- 38 mm.

nung 24, so daß der Mantel 32 des Brennergehäuses Basierend auf Beobachtungen, kann der Strom der

30 die Öffnung 24 umgibt. Auf der dem Axialgebläse Verbrennungsluft im wesentlichen wie folgt angenom-

12 zugewandten Seite ist das Brennergehäuse 30 durch men werden. Das Axialgebläse bewirkt einen Stau

eine Wand 34 abgeschlossen, während es an der Stirn- 30 eines Teiles der Luft an der Brennkammerstirnwand

wand 22 der Brennkammer 16 unter Freilassen eines 22, so daß diese Luft in einer Rückzirkulation nach in-

Ringspalts 42 angeordnet ist. Durch Öffnungen in der nen und zurück auf die Nabe des Axialgebläses strömt.

Stirnwand 34 (F i g. 3) ragen die Brennstoffdüse 36 Diese Luft wird am Anfang ihres Weges in einer rela-

und die Zündelektroden 38 (F i g. 4) in das Innere des tiv glatten Strömung entlang der geneigten Leitflächen

Brennergehäuses 30 hinein. 35 50 und in die schräggestellten Lufteinlaßöffnungen 40

Der Mantel 32 des Brennergehäuses 30 ist mit geleitet, wobei die Wirbelkomponenten der Luft nicht schlitzartigen Lufteinlaßöffnungen 40 versehen, gestört werden, wenn sie in das Gehäuse und dann in durch die der Hauptteil der Verbrennungsluft in das die Brennkammer eintreten. Wenn die Leitflächen Brennergehäuse 30 eintritt, während durch den Ring- und die Lufteinlaßöffnungen mit einem in einem stärspalt 42 eine geringere Menge Sekundärluft einströmt. 40 keren Umfang als der Grad des Spirahvirbels der Luft Neben den Lufteinlaßöffnungen 40 ist je eine Leit- schräggestellt sind, wird dieses Einwärtsströmen der fläche 50 mit ihrem Fußteil 48 so am Mantel 32 ange- Luft am Beginn erleichtert. Die Neigung der Leitfläbracht, daß die Lufteinlaßöffnungen 40 in Drehrich- chen entgegengesetzt der Spiralwirbelrichtung der tung der Luft gesehen vor den Leitflächen 50 liegen. Luft ermöglicht den stetig verlaufenden Strom der Die Leitflächen 50 erstrecken sich nicht radial vom 45 Verbrennungsluft in die Lufteinlaßöffnungen mit dem Mantel 32 nach außen, sondern sind gegenüber einer Ergebnis, daß die Spiralwirbelströmung der Luft im durch die Brennergehäuseachse gelegten Ebene entge- Brennergehäuse und der Brennkammer erhalten gen der Drehbewegung der Luft um einen Winkel α bleibt. Diese Spiralwirbelung im Gehäuse und der (Fig. 3) geneigt. Dieser Winkel α beträgt Vorzugs- Brennkammer ist vom Gesichtspunkt einer guten weise 30°. Die schlitzartigen Lufteinlaßöffnungen 50 Durchmischung der Verbrennungsluft mit dem verlaufen ebenfalls unter einem Winkel gegenüber Brennstoff und ebenso im Hinblick auf das Problem einer durch die Brennergehäuseachse gelegten Ebene, des Herausschlagens der Flammen aus dem Austrittsvgl. F i g. 2. Dieser Winkel soll etwas größer sein als ende der Brennkammer vorteilhaft. Diese letztere Erder Winkel, der sich aus der schraubenförmigen Be- scheinung tritt üblicherweise bei Brennkammern in wegung der Luft ergibt und beträgt vorzugsweise auch 55 Form eines Blasrohres mit offenem Ende auf. Die Zuetwa 30°. Diese Werte stützen sich auf ein Axialge- führung von Sekundärluft durch den Ringspalt 42 erbläse, mit dem eine Drehbewegungskomponente der folgt wahrscheinlich durch die Ansaugwirkung der Luft von 15% erhalten wird. durch die Lufteinlaßöffnungen in das Gehäuse und

Zum Betrieb des Lufterhitzers wird Brennstoff mit- dann in die Brennkammer eintretenden Primärluft,

tels einer vom Motor 14 über einen Riemen 52 ange- 60 Auf diese Weise läßt sich mit der beschriebenen

triebenen Pumpe (nicht dargestellt) der Brennstoff- Anordnung bei einem relativ geringen, durch das

düse 36 zugeführt und der austretende zerstäubte Axialgebläse erzeugten Druck eine wirkungsvolle

Brennstoff wird mittels der Zündelektrode 38 gezün- Verbrennung ermöglichen, vorausgesetzt, daß die

det. Das Axialgebläse erteilt der Luft eine Drehbewe- Charakteristik des vom Axialgebläse erzeugten Luft-

gung in Richtung des Pfeils in Fig.3. Beim radialen 65 Stromes einen entsprechenden Luftstrom der Ver-Eintritt der abgezweigten Verbrennungsluft in das brennungsluft erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennkammeranordnung für einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Lufterhitzer, bei dem die Verbrennungsluft von dem durch ein koaxial 5 zur Brennkammer angeordnetes Axialgebläse geförderten Luftstrom abgezweigt und der Brennkammer und einem vor dieser angeordneten, von einem zylindrischen Gehäuse umschlossenen Brenner zugeführt wird, wobei die Brennkammer auf der dem Brennergehäuse zugewandten Seite eine Stirnwand aufweist mit einer mittleren Öffnung, deren Durchmesser kleiner ist als der des Brennergehäuses und wobei am Mantel des Brennergehäuses eine Anzahl von Leitflächen für die dem Brenner zuströmende Luft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (30) auf der dem Axialgebläse (12) zugewandten Seite durch eine Wand (34) abgeschlossen und auf der entgegengesetzten Seite mit Abstand von der Brennkammerstirnwand (22) unter Freilassen eines Ringspaltes (42) angeordnet ist, daß die Leitflächen (50) auf der Außenseite des Brennergehäusemantels angeordnet und gegenüber einer durch die Brennergehäuseachse gelegten Ebene entgegen der Drehbewegung der Luft um einen Winkel (a) geneigt sind und daß in Drehrichtung der Luft gesehen an der Mantelfläche jeweils vor den Leitflächen (50) Lufteinlaßöffnungen (40) angebracht sind.