DE1501777C3 - Verbrennungskammer für Heizvorrichtungen, insbesondere für Lufterhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskammer für Heizvorrichtungen, insbesondere für Lufterhitzer, mit einer Flammeneinschnüreinrichtung am Austritt der Kammer.

Bei einer solchen, aus der US-PS 29 82 346 bekannten Verbrennungskammer besteht die Flammeneinschnüreinrichtung aus einer ringförmigen Platte, die sich etwas über den Austrittsrand der Brennkammer radial nach innen erstreckt. Schließlich weist diese zylindrische, an ihrer Umfangswand mit Lufteinlässen versehene Verbrennungskammer in ihrem Mittelbereich eine ringförmige Trennwand auf, deren Mittenöffnung mit einer Prallplatte etwa fluchtet, die stromab von der Trennwand, jedoch näher bei dieser als bei der ringförmigen Platte angeordnet ist. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß mit einer solchen Verbrennungskammer keine ausreichend intensive Verbrennung erzielt und bei vielen Brennstoffen eine Verkokung nicht verhindert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbrennungskammer der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine starke Wärmeentwicklung in der Verbrennungskammer unter Vermeidung einer Verkokung und eine intensive Erhitzung der austretenden Gase gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Aus der GB-PS 7 98 494 ist zwar ein sich in das Innere der Brennkammer 12 erstreckendes Austrittsmundstück 24 bekannt, doch schließt dieses mit der Umfangswand der Verbrennungskammer keine in Austrittsrichtung geschlossene Flammenumkehrkammer ein. Vielmehr ist in diesem Bereich eine öffnung vorgesehen, die zum Schlackenaustritt dient, jedoch damit auch Flammgase durchläßt.

Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskammer wird der den Flammenstrahl umgebende Mantelbereich in der Flammenumkehrkammer aufgefangen und, da diese in Austrittsrichtung vollkommen geschlossen ist, vollständig in Richtung auf die Verbrennungskammer zurück umgelenkt. Zugleich wird der Kernbereich des Flammenstrahles durch Abprallen an der zentralen Prallplatte in die Verbrennungskammer zurückgeworfen. In der Verbrennungskammer wird die Flamme dadurch intensiv verwirbelt, so daß eine ausreichend starke Wärmeentwicklung, namentlich zur Vermeidung von Verkokung, gewährleistet ist. Die durch den Ringspalt zwischen der Prallplatte und dem Mundstück austretenden Gase streichen mit abnehmbarer Geschwindigkeit an der sich diffusorartig erweiternden Innenwand des Mundstücks entlang. Da dieses Mundstück durch die in der Flammenumkehrkammer an die Mundstückswand abgegebene Wärme stark erhitzt ist, erfahren die austretenden Gase hier eine starke Nacherwärmung, so daß mit der erfindungsgemäßen Verbrennungskammer Luft oder andere Gase mit sehr hohem Wirkungsgrad erhitzt werden können. Diese Nacherwärmung wird namentlich dadurch gefördert, daß die Gase gezwungen sind, durch den verhältnismäßig engen Ringspalt zwischen Prallplatte und Mundstück zu strömen, so daß sie in intensiven Kontakt mit der Mundstücksinnenwand kommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Verbrennungskammer;

F i g. 2 einen Teillängsschnitt ähnlich Fig. 1;

F i g. 3 eine Seitenansicht eines Teils der Verbrennungskammer;

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Austritt der Verbrennungskammer;

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 9-9 in F i g. 1 und
F i g. 6 eine Ansicht der Halterung einer Prallplatte.
Gemäß F i g. 1 hat das Gehäuse 1 der Verbrennungskammer einen Einlaß 2 mit einem Rand 3, 4 und in Entfernung von diesem und damit fluchtend einen Austritt oder Auslaß 9. Neben dem Einlaß 2 ist das Gehäuse 1 mit verhältnismäßig kleinen, in Abstand liegenden Lufteinlaßöffnungen 5 für die Zufuhr von Luft in die Verbrennungskammer versehen, um die darin stattfindende Verbrennung zu unterstützen. Zwischen dem mittleren Teil der Verbrennungskammer und dem Einlaß 2 ist eine ringförmige Trennwand 8 angeordnet, die sich diametral durch die Kammer erstreckt und deren mit einem Flansch versehener Außenrand 18 in Abstand vom Gehäuse 1 liegt, so daß hier ein Ringspalt

so 16 gebildet wird. Die Trennwand 8 kann aus einer beliebigen hitzebeständigen Legierung bestehen, beispielsweise aus einer Legierung von Chrom, Nickel und Silizium. Die Trennwand 8 wird vom Gehäuse 1 der Verbrennungskammer durch eine Reihe von Winkelstäben 6 getragen, die am Gehäuse 1 bei 10 und an der ringförmigen Trennwand bei 25 angebracht sind. Die Trennwand weist eine mittlere öffnung 17 auf, die in der Platte so angeordnet und von solcher Größe ist, daß ein Teil des Brennstoffes aus der Brennstoffzuführung, wie weiter unten noch beschrieben wird, durch die öffnung hindurchgeht, während ein weiterer Teil auf die Trennwand auftrifft, so daß der Teil der Verbrennungskammer zwischen der Trennwand 8 und dem Einlaß 2 der Verbrennungskammer eine vordere Verbrennungszone 22 bildet, in der Luft durch die verhältnismäßig kleinen öffnungen 5 in der vorderen Verbrennungszone eintritt und mit dem eingeführten Brennstoff zur Verbrennung vermischt wird. Die Flammen und heißen

Gase aus dieser Verbrennung des Brennstoffes in der vorderen Verbrennungszone gehen dann durch die öffnung 17 und durch den Ringspalt 16 um die Trennwand 8 herum hindurch und strömen zum Auslaß der Verbrennungskammer.

Stromabwärts von der Trennwand 8 und axial ausgerichtet auf die öffnung 17 in dieser Trennwand ist eine ungelochte Prallplatte 7 angeordnet, deren Rand 24 abgeschrägt ist Diese Prallplatte 7 wird vom Gehäuse 1 der Verbrennungskammer durch Stäbe 11 und 14 (F i g. 6) getragen, die durch öffnungen im Gehäuse 1 hindurchgehen. Ähnlich wie die Trennwand 8 ist die Prallplatte 7 aus einer hitzebeständigen Legierung, beispielsweise aus der schon erwähnten Legierung, hergestellt Wie aus Fig.6 der Zeichnung hervorgeht, haben die Stäbe 11 Ringnuten 13, um eine Federklammer 15 aufzunehmen, wodurch sie am Gehäuse 1 festgelegt werden (Fi g. 1). Der dritte Stab 14 geht frei durch die Gehäuseöffnung hindurch, so daß Zusammenziehungen oder Ausdehnungen bei Temperaturänderungen aufgenommen werden. Die ungelochte Prallplatte 7 hat vorzugsweise eine Außengestalt, die der Gestalt der öffnung 17 in der ringförmigen Trennwand 8 entspricht Darüber hinaus ist es erwünscht, daß der Durchmesser der Prallplatte 7 sich dem Durchmesser 26 der öffnung 17 nähert und vorzugsweise ist der Durchmesser der Prallplatte 7 etwas kleiner als der Durchmesser der öffnung 17, wie aus F i g. 5 hervorgeht.

Die öffnungen 5 des Gehäuses 1, die zwischen der ringförmigen Trennwand 8 und dem Einlaß 2 der Verbrennungskammer liegen, sind verhältnismäßig klein. Im Gegensatz dazu ist wenigstens eine Mehrzahl von öffnungen 5b, die in dem Teil des Gehäuses 1 stromabwärts von der Trennwand 8 liegen, merklich größer ausgeführt, wie in F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt ist, damit der Hauptteil der einzuführenden Verbrennungsluft stromabwärts von der ringförmigen Trennwand 8 eintritt. Aus F i g. 1 und 2 geht ferner hervor, daß neben den Befestigungsstäben 6,11 und 14 eine weitere Reihe von öffnungen 5a vorgesehen ist. Diese öffnungen 5a sind so angeordnet, daß die Verbrennungsluft an Stellen einleiten, um die Bildung von Kohlenstoffniederschlägen auf den Stäben zu verhindern, lokale überhitzte Stellen zu vermeiden und die Gefahr eines Ausfallens des Brenners zu vermindern.

Im Auslaß 9 des Gehäuses 1 der Verbrennungskammer sitzt ein nach innen gewandtes Mundstück 20, das einen gekrümmten Querschnitt hat, wie aus F i g. 1 und 2 der Zeichnung hervorgeht. Das Mundstück 20 ist mit einem Flansch 29 in der Ebene 32 bei 12 an einem Flansch 19 des Gehäuses 1 durch Schweißen od. dgl.

befestigt, der den Auslaß 9 der Verbrennungskammer umgibt. Das Mundstück 20 endet mit seinem gegen den Strom der Verbrennungsgase gerichteten Rand 30 in einer gegenüber dem Auslaß 9 zurückgesetzten Ebene, so daß sich seine öffnung 31 innerhalb der Verbrennungskammer befindet. Hierdurch wird in Verbindung mit der gekrümmten Form des Mundstückes 20 zwischen diesem und der Wand des Gehäuses 1 eine geschlossene Flammenumkehrkammer 28 in Ringform gebildet, aus der Flammen in die Verbrennungskammer zurückgeführt werden, um die Wärme innerhalb der Verbrennungskammer zu intensivieren und das Ansetzen von Kohlenstoffablagerungen an den Verbindungsstellen 12 zwischen der Wand des Gehäuses 1 und dem Mundstück 20 zu verhindern, indem hier in der Flammenströmung eine Turbulenz erzeugt wird. Ferner wird dadurch der Wirkungsgrad der Verbrennungskammer verbessert, das Entweichen von Flammen und teilweise verbranntem Brennstoff aus der Kammer verhindert und den ausströmenden Gasen zusätzliche Wärme durch die Wärme verliehen, die über das Mundstück von den Flammen in der Flammenumkehrkammer 28 auf die heißen Gase übertragen wird, die über die Fläche des Mundstückes durch seine öffnung 31 hinwegströmen.

Innerhalb der öffnung 31 ist eine ungelochte, äußere Prallplatte 23 angebracht Die Form dieser Prallplatte 23 entspricht im allgemeinen der bereits beschriebenen Prallplatte 7. Die Prallplatte 23 ist von Stäben 11a und 14a getragen, die den Stäben 11 und 14 der Prallplatte 7 entsprechen. Vorzugsweise hat die Prallplatte 23 eine Außengestalt, die im allgemeinen der Gestalt der öffnung 31 entspricht Der Durchmesser der Prallplatte 23 ist geringer als die lichte Weite der öffnung 31, so daß eine ringförmige öffnung 21 zwischen der äußeren Prallplatte 23 und dem Mundstück 20 gebildet wird, die den Auslaß der Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer darstellt. Zu bemerken ist, daß die äußere Prallplatte 23 einen abgeschrägten Rand 27 aufweist, um einen glatten Gasdurchgang zu gewährleisten.

Durch die Kombination des Mundstückes 20 mit der Prallplatte 23 und die damit verbundene Beschränkung des Auslasses wird neben anderen Vorteilen ein Zusammenhalten der Flamme aus der Verbrennungskammer erreicht. Die Wärme innerhalb der Verbrennungskammer wird intensiviert, und es ergibt sich ein gleichmäßiger Druck durch die verschiedenen Sektoren der Verbrennungskammer, was wieder zu einer verbesserten Flammenstabilität beiträgt und den durchschnittlichen Druckabfall, der bei der Zuführung der Verbrennungsluft zur Verbrennungskammer entsteht, vermindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1501 111 Patentansprüche:

1. Verbrennungskammer für Heizvorrichtungen, insbesondere für Lufterhitzer, mit einer Flammeneinschnüreinrichtung am Austritt der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammeneinschnüreinrichtung von einem Mundstück (20) gebildet ist, das sich vom Austrittsrand in das Innere der Verbrennungskammer erstreckt und sich in Austrittsrichtung erweiternd gekrümmt ausgebildet ist und das mit der Umfangswand der Verbrennungskammer eine in Austrittsrichtung geschlossene Flammenumkehrkammer (28) umschließt, und daß konzentrisch zur Durchtrittsöffnung (31) des Mundstücks (20) eine Prallplatte (23) vorgesehen ist, die mit dem Mundstück (20) einen ringförmigen Auslaßspalt (21) begrenzt.

2. Verbrennungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bekannter Weise zylindrisch ist und in ihrer Umfangswand mit Lufteinlaßöffnungen (5, 5a, 5b) sowie in ihrem Mittelbereich mit einer ringförmigen Trennwand (8) versehen ist und daß zwischen der Trennwand (8) und der Prallplatte (23) eine weitere Prallplatte (7) vorgesehen ist, die mit der Prallplatte (23) fluchtend und etwa gleich groß ist wie diese.