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Verfahren und einrichtung zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern,
vorzugsweise für Wobbezahl- und Heizwertmeßgeräte Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern in Kcal/pro Zeiteinheit1 sowie
eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Brennleistungsprüfeinrichtungen in Form eines senkrechten Rohres,
in welchem unten die Flamme brennt und einer Temperaturmeßeinrichtung zur Bestimmung
der Temperaturdifferenz zwischen dem nach oben entweichendem Abgas und der unten
durch den Auftrieb der heißen Gase nachgesaugten Frischluft, sind bekannt.
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Bei diesen bekannten Einrichtungen wird das Brennraumrohr aus Spezialstahl
mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten ausgeführt. Das Brennraumrohr wird durch die
sehr heißen Abgase erwärmt und dehnt sich in Abhängigkeit von der Erwärmung, wobei
die Dehnung vergrößert auf ein Schreibwerk übertragen, den Neßwert.darstellt. Abgesehen
davon daß hierbei mehr die direkte Abgas- oder Flammentemperatur erfaßt wird, als
die Erwärmung eines reichlich und gleichmäßig. fließenden Wärmeträgerstromes und
deshalb die kalorimetriache Messung nun sehr unvollkommen sein kann, sind als weitere
Nachteile zu verzeichnent daß die Wärmeverluste sehr hoch, unterschiedlich und nicht
reproduzierbar auftreten und demzufolge die Genauigkeit der Messung beeinträchtlgen,
zum anderen aber eine Meßwertweitergabe sehr verzögert erfolgt, weil das Stahlrohr
als Wärmespeicher anzusehen ist, der nur sehr langsam eine neue Temperatur annimmt,
so daß beim Ubergang Verzögerungen von über 15 Minuten zu verzeichnen sind.
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Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrundetnach einem neuartigen Verfahren
und mittels einer analogen Vorrichtung Brennleistungen von Gasbrennern ohne künstliche
Zufuhrung von Wasser oder Luft mit wesentlich verbesserter Meßgenautgkeit zu messen,
zu vergleichen und danach zu regeln.
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Dabei soll die Einrichtung so ausgebildet werden, daß in allen Fällen,
wo die Gleichmäßigkeit der Brenngaswärme garantiert werden muß, nach ihr gebaute
Geräte als Regeiwertgeber eingesetzt werden können, Die dadurch umfassend zu verbürgende
Gleichmäßigkeit technischer Prozesse fUhrt zu entsprechenden ökonomischen Erfolgen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem
mit Hilfe eines senkrechten Rohres, in welchem sich unten die Brennerflamme befindet,
die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas und der Frischluft gemessen wird und
das Verhältnis Länge zu Durchmesser des Rohres so groß gewählt wird, daß bei gleichzeitig
abgestimmter Drosselung der durch den natürlichen Auftrieb der heißen Abgase angesaugten
Luft im Einlaß hinter der Drosselstelle ein Unterdruck von mindestens 0,2 mm WS
entsteht, und außerdem mindestens das achtfache der zur vollständigen Verbrennung
benötigten Mindestluftmenge amngesaugt wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Einrichtung erfindungsgemäß
so ausgebildet, daß in dem, mit wärmeisolierender Wandung ausgebildeten Brennraumrohr
warme Lötstellen einer Thermobatterie gleichmäßig über den Rohrquerschnitt verteilt
in einer Ebene liegen, deren Abstand von der Brennerflamme des Brenners nicht mehr
als 15 % des Abstandes der Brennerilamme vom oberen Rohrende beträgt und zwischen
Brennerflamme und den warmen Lötstellen eine Abschirm-und Umlenkeinrichtung, beispielsweise
in Form eines Flügelrades mit geschränkten flügeln angeordnet ist.
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Ueber der möglichst dicht über der Brennerflamme liegenden Tsmperaturmeßstelle,
die in der erwähnten Art durch das Flilgelrad gegen direkte Bestrahlung durch die
Flamme geschützt ist, ist noch eine mindestens das sechsfache betragende Verlängerung
des Brennraumrohres, die im folgenden die Bezeichnung Schornste-in" tragen soll
vorgesehen.
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Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art fehlt dieser Schornstein.
Der Vorteil besteht darin, daß die Saugwirkung durch den"Schornsteinzug"wesentlich
verstärkt und dementsprechend erheblich mehr Luft angesaugt werden kann.
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Der Schornstein ersetzt weitgehend und ausreichend das Gebläse1 daß
bei Kalorimetern und Wobbezahlmeßgeräten mit Luft als Wärmeträger in Verbindung
mit einer Durchflußregelung für einen derart reichlichen und gleichmäßigen Luftdurchfluß
sorgt, daß im wesentlichen mit der gleichbleibenden spezifischen Wärme der Luft
bei mäßiger Erwärmung gerechnet werden kann. Die Temperaturdifferenz zwischen Frischluft
und abströmenden Luft-Abgas-Gemisch kann als direktes Maß für die Kalorimetrierung,
d. h. für die Erfassung der erzeugten Kalorien angesehen werden. Im Luft eintritt
befindet sich eine einstellbare Drosselstelle die vorteilhaft als schwenkbare Drosselklappe
oder als Schieber oder verstellbare Segmentblende ausgeführt werden kann. Ein besonderes
Merkmal des Erfindungsgedankens ist, daß die hiermit erreichbare Drosselung so-erfolgt,
daß im Brennraumrohr unterhalb der Flamme ein Unterdruck von mindestens o, 2 mm
WS gehalten wird.
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Durch die genau abgestimmte Drosselung läßt sich erreichen, daß der
Luftdurchfluß sich über einen großen Bereich relativ wenig mit der Wärmeerzeugung
des Brenners ändert und immer gleiche und gut reproduzierbare Abhängigkeit von der
Wärmeerzeugung gewährleistet ist. Das gilt for allem auch dann, wenn durch geringe
Luftbewegungen im Uaum Druckschwankungen von außen an das Gerät herangetragen werden.
Bei den bisher bekannten Ausführungen, die ohne Schornstein, ohne Drossel und ohne
Unterdruck arbeiten, wirkt sich jede geringfügige Raumdruckschwankung, beispielsweise
auch der Zugwind vorbeieilender Personen auf eine vorübergehende Veränderung des
Luftiuachflusses aus und ruft Meßfehler hervor. Die vorgeschriebene Größenordnung
von 0,2 mm WS Unterdruck genügt, um normale Raumdruckschwankungen in ihrer Wirkung
auszuschalten. Ferner hat die einstellbare Drosselung den Vorteil daß zur gleichen
Wärmeleistung die gleiche erwärmung der Luft bzw. die gleiche Differenz zwischen
Luft-Abgas-Gemisch und Frischluft eingestellt und damit an Seriengeräten für Jedes
Gerät die
gleiche Kennlinie bezüglich der Abhängigkeit der Erwärmung
und damit der Termospannung von der Brennwärme erhalten werden kann.
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Das Brennraumrohr und der Schornstein sind aus material mit niedriger
Wärmeleitfähigkeit ausgeführt und außerdem in geringem Abstand mit einem zylindrischen
Mantel umgeben.
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Durch die Verwendung von wärmeisolierendem Material sind die noch
vorhandenen Wärmeverluste sehr gering und können gut reproduzierbar als direkt abhängig
von der LuSterwärmung angesehen werden, wozu stich der bereits erwähnte hohe fluftüberschuß
und die folglich nicht zu hohe Erwärmung vorteilhaft auswirken. Der zylindrische
Mantel vermeidet den direkten Einfluß von Zugluft auf den Wärmeübergang. Da die
zwischen ihm und dem Brennraumrohr sich befindliche Lu£t gleichmäßig aufsteigen
und sich erneuern kann, wird auch hierdurch die Gleichmäßigkeit des Wärmeüberganges
garantiert und eine zu hohe Temperatur des Mantels selbst vermieden, so daß der
Mantel noch mit der Hand angefaßt erden kann.
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Die Temperaturmeßstelle, die an sich bekannter Weise aus mehreren,
gleichmäßig über den Brennrohrquerschnitt verteilten und in lteihe geschalteten
warmen Lötstellen einer Thermobatterie besteht, kann relativ niedrig über der Brennerflamme
angeordnet werden, weil erfindungsgemäß zwischen ihr und der Flamme eine Abschirm-
und Umlenkeinrichtung angeordnet ist, die ähnlich einem Ventilatorrad aus mehreren
geschränkten Flügeln besteht. ii ierdurch wird sowohl eine direkte Bestrahlung der
Thermolötstellen vermieden,als auch durch die Umlenkungen eine schnelle Vermischung
der Abgase mit der überschüssigen Luft bewirkt. Die geringe Wärmekapazität der Thermolötstellen
erlaubt außerdem ein sehr schnelles reagieren der Thermospannung auf Änderungen
der Gemischtemperatur infolge sich ändernder Wärmeleistung des Brenners, Dadurch
kann bereits nach 20 sec die Halbwertzeit des Uberganges erreicht werden, was ausgezeichnete
itegelmöglichkeiten ergibt.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden.
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In der Figur ist die erfindungsgemäße Einrichtung schematisch dargestellt.
Das durch bekannte, zeichnerisch nicht dargejtellte Dosiervorrichtungen und Kontrollmeßstreoken
dem Gerät zugeführte Gas gelangt im Brenner 1 zur Verbrennung. Der Brenner befindet
sich in einem Gehäuse 2, welches unten an das Brennraumrohr 3 angeschlossen ist.
Dieses Gehäuse tragt seitlich den Luftansaugstutzen 4 in welchem die einstellbare
Droßselklappe 5 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 enthält die kalten Lötstellen 6 der
Thermobatterie, sowie einen Anschlußstutzen 7 über den an einem Mikromanometer 8
der Unterdruck gegenüber dem äußeren Luftdruck gemessen werden kann. Nach beendeter
Einstellung wird das Manometer entfernt und der Stutzen verg schlossen. Das Brennraumrohr
3 enthält in relativ geringem Abstand über der Brennerflamme die ventilatorradähnliche,
aber feststehende Abschirm- und Umlenkeinrichtung 9 und darüber in ebenfalls relativ
geringem Abstand die in einer Ebene gleichmäßig über den Rohrquerschnitt verteilten
warmen Lötstellen lo der Thermobatterie, deren Thermostrom über die Anschlußkontakte
11 dem Anzeige- oder Registriergerät 12 oder einem Regler zugeleitet wird.
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Uber dem mit der Thermobatterie abgeschlossenen Brennraumrohr erhebt
sich in mehrfacher Länge der Schornstein 13, dessen Wandung ebenso wie de des darunter
befindlichen Brennraumrohres wärmeisolierend ausgeführt sind und vorteilhaft aus
keramischem Werkstoff mit luftgefüllten Hohlräumen besteht, Brennraumrohr und Schornstein
sind von einem Mantel 14 umgeben, der einen Luftspalt 15 freiläßt, durch den über
die Eintrittsöfffnungen 16 und Austrittsöffnungen 1i, gleichseitig Kühlluft emporsteigen
kann.'