DE1573367C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern in kcal pro Zeiteinheit, vorzugsweise für Wobbezahl- und Heizwertmeßgeräte.

Brennleistungsprüfeinrichtungen in Form eines senkrechten Rohres, in welchem unten die Flamme brennt, und einer Temperaturmeßeinrichtung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz zwischen dem nach oben entweichenden Abgas und der unten durch den Auftrieb der heißen Gase nachgesaugten Frischluft sind bekannt (Prospekt »Heizwertschreiber« der Fa. Ados GmbH Aachen, Nr. 823, 1965).

Bei diesen bekannten Einrichtungen wird das Brennraumrohr aus SpezialStahl mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten ausgeführt. Das Brennraumrohr wird durch die sehr heißen Abgase erwärmt undj dehnt sich in Abhängigkeit von der Erwärmung, wo-j bei die Dehnung, vergrößert auf ein Schreibwerk! übertragen, den Meßwert darstellt. Abgesehen da-! von, daß hierbei mehr die direkte Abgas- oder Flammentemperatur erfaßt wird als die Erwärmung eines reichlich und gleichmäßig fließenden Wärmeträgerstromes und deshalb die kalorimetrische Messung nur sehr unvollkommen sein kann, sind als weitere

ίο Nachteile zu verzeichnen, daß die Wärmcverlustc sehr hoch, unterschiedlich und nicht reproduzierbar auftreten und demzufolge die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen, 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 Übergang Verzögerungen von über 15 Minuten zu verzeichnen sind.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Einrich-Hingen geschaffen worden, die mit künstlicher und dabei möglichst genau dosierter Frischluftzuführung arbeiten. Hierbei wird die Frischluft entweder durch ein Gebläse über eine Blende mit Druckregelung zugeführt (Zeitschrift »Gas-Wärme« 1959/4, S. 102 bis

107) oder durch Absaugen mitsamt dem Abgas nachgesaugt (deutsche Auslcgeschrift 1 007 520) oder aber durch eine Membranpumpe im gleichbleibenden Verhältnis zum Gasdurchfluß in den Brennraum gefördert (deutsche Auslcgeschrift 1 022 391).

In allen Fällen geschieht dies so reichlich, daß die Erwärmung durch das zugemischtc Abgas nur sehr mäßig ist und etwa 50' C nicht überschreitet. Die Erwärmung wird durch verschiedenartige Temperaturfühler erfaßt, unter anderem auch durch Thermoelemente, die die Temperaturdifferenz zwischen der Luft vor und nach der Erwärmung messen (deutsche Auslegeschrift 1 136 849).

Diese Einrichtungen können die bekannten älteren Kalorimeter, z. B. Junkers-Kalorimeter, ersetzen, welche statt mit Luft mit Wasser als Wärmeträger arbeiten und zur Übertragung der Verbrennungswärme aus dem Brennraum an den dosierten Wasserstrom sehr vollkommene Wärmeaustauscher benutzen (deutsche Auslegeschriftcn 1 133 916 und 1141 097), sofern nicht eine hohe Meßgenauigkeit (unter ± 1",O) gefordert wird. Jedoch ist auch damit nicht der einfache Aufbau sowie der störfreie und wartungsfreie Betrieb wie mit der zuerst erwähnten Einrichtung erreichbar, an welcher andererseits die erwähnten meßtechnischen Unvollkommenheiten die Vergleichbarkeit von Meßwerten untragbar beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der Brennleistungen von Gasbrennern ohne künstliche Zuführung von Wasser oder Luft mit wesentlich verbesserter Meßgenauigkeit gemessen und auch registriert werden können.

Dabei soll die Einrichtung so ausgebildet werden, daß in allen Fällen, wo die Gleichmäßigkeit der Brenngaswärme garantiert werden muß, nach ihr gebaute Geräte als Regelwertgeber eingesetzt werden können. Die dadurch umfassend zu verbürgende Gleichmäßigkeit technischer Prozesse führt zu entsprechenden ökonomischen Erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung, bei der die Verbrennung im unteren Teil eines senkrechten Rohres erfolgt und die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas und der Frischluft gemessen wird,

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erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verhältnis' genügt, um normale Raumdruckschwankungen in ih-Höhe/Durchmesser des durch das senkrechte Rohr rer Wirkung auszuschalten. Ferner hat die einstellumschlossenen Brennraumes so groß gewählt und die bare Drosselung den Vorteil, daß zur gleichen Wärdurch den natürlichen Auftrieb der heißen Abgase meleistung die gleiche Erwärmung der Luft bzw. die angesaugte Luft derart gedrosselt wird, daß im Ein- 5 gleiche Differenz zwischen Luft-Abgas-Gemisch und laß hinter der Drosselstelle ein Unterdruck von min- Frischluft eingestellt und damit an Seriengeräten für destens 0,2 mm Wassersäule (WS) entsteht und jedes Gerät die gleiche Kennlinie bezüglich der Abaußerdem mindestens das Achtfache der zur voll- hängigkeit der Erwärmung und damit der Thermoständigen Verbrennung benötigten Mindestluftmenge spannung von der Brennwärme erhalten werden angesaugt wird. io kann. Dieses ist auch dann der Fall, wenn durch Zu-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Standsänderungen der Atmosphäre sich die Dichten Einrichtung so ausgebildet, daß in dem mit wärme- sowohl der Luft als auch des Brenngases ändern, isolierender Wandung ausgebildeten Brennraumrohr Hier wirken sich die Auswirkungen davon ebenfalls warme Lötstellen einer Thermobatterie gleichmäßig gleichmäßig auf den Massedurchfluß von Luft und über den Rohrquerschnitt verteilt in einer Ebene lie- 15 Brenngas aus und heben sich deshalb auf.
gen, deren Abstand von der Brennerflamme des Das Brennraumrohr und der Schornstein sind aus Brenners nicht mehr als 15% des Abstandes der Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgeführt Brennerflamme vom oberen Rohrende beträgt und und außerdem in geringem Abstand mit einem zylinzwischen Brennerflamme und den warmen Lötstellen drischen Mantel umgeben. Durch die Verwendung eine Abschirm- und Umlenkeinrichtung, beispiels- 20 von wärmeisolierendem Material sind die noch vorweise in Form eines Flügelrades mit geschränkten handenen Wärmeverluste sehr gering und können gut Flügeln, angebracht ist. reproduzierbar als direkt abhängig von der Lufter-

Über der möglichst dicht über der Brennerflamme wärmung angesehen werden, wozu sich der bereits

liegenden Temperaturmeßstelle, die in der erwähnten erwähnte hohe Luftüberschuß und die folglich nicht

Art durch das Flügelrad gegen direkte Bestrahlung 25 zu hohe Erwärmung vorteilhaft auswirken. Der zylin-

durch die Flamme geschützt ist, ist noch eine minde- drische Mantel vermeidet den direkten Einfluß von

stens das Sechsfache betragende Verlängerung des Zugluft auf den Wärmeübergang. Da die zwischen

Brennraumrohres, die im folgenden die Bezeichnung ihm und dem Brennraumrohr sich befindliche Luft

»Schornstein« tragen soll, vorgesehen. gleichmäßig aufsteigen und sich erneuern kann, wird

Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art 30 auch hierdurch die Gleichmäßigkeit des Wärmeüberfehk dieser Schornstein. Der Vorteil besteht darin, ganges garantiert und eine zu hohe Temperatur des daß die Saugwirkung durch den »Schornsteinzug« Mantels selbst vermieden, so daß der Mantel noch wesentlich verstärkt und dementsprechend erheblich mit der Hand angefaßt werden kann,
mehr Luft angesaugt werden kann. Der Schornstein Die Temperaturmeßstelle, die in an sich bekannter ersetzt weitgehend und ausreichend das Gebläse, das 35 Weise aus mehreren, gleichmäßig über den Brennbei Kalorimetern und Wobbezahlmeßgeräten mit rohrquerschnitt verteilten und in Reihe geschalteten Luft als Wärmeträger in Verbindung mit einer warmen Lötstellen einer Thermobatterie besteht, Durchflußregelung für einen derart reichlichen und kann relativ niedrig über der Brennerflamme angleichmäßigen Luftdurchfluß sorgt, daß im wesentli- geordnet werden, weil zwischen ihr und der Flamme chen mit der gleichbleibenden spezifischen Wärme 40 eine Abschirm- und Umlenkeinrichtung angeordnet der Luft bei mäßiger Erwärmung gerechnet werden ist, die ähnlich einem Ventilatorrad aus mehreren gekann. Die Temperaturdifferenz zwischen Frischluft schränkten Flügeln besteht. Hierdurch wird sowohl und abströmendem Luft-Abgas-Gemisch kann als di- eine direkte Bestrahlung der Thermolötstellen verrektes Maß für die Kalorimetrierung, d. h. für die Er- mieden als auch durch die Umlenkungen eine fassung der erzeugten Kalorien angesehen werden. 45 schnelle Vermischung der Abgase mit der überschüs-Im Lufteintritt befindet sich eine einstellbare Dros- sigen Luft bewirkt. Die geringe Wärmekapazität der selstelle, die vorteilhaft als schwenkbare Drossel- Thermolötstellen erlaubt außerdem ein sehr schnelles klappe oder als Schieber oder verstellbare Segment- Reagieren der Thermospannung auf Änderungen der blende ausgeführt werden kann. Die hiermit erreich- Gemischtemperatur infolge sich ändernder Wärmebare Drosselung erfolgt so, daß im Brennraumrohr 50 leistung des Brenners. Dadurch kann bereits nach unterhalb der Flamme ein Unterdruck von minde- 20 Sekunden die Halbwertzeit des Überganges erstens 0,2 mm Wassersäule (WS) gehalten wird. reicht werden, was ausgezeichnete Regelmöglichkei-

Durch die genau abgestimmte Drosselung läßt sich ten ergibt.

erreichen, daß der Luftdurchfluß sich über einen gro- Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfüh-

ßen Bereich relativ wenig mit der Wärmeerzeugung 55 rungsbeispiel näher erläutert.

des Brenners ändert und immer gleiche und gut re- In der Figur ist die Einrichtung schematisch dargeproduzierbare Abhängigkeit von der Wärmeerzeu- stellt. Das durch bekannte, zeichnerisch nicht dargegung gewährleistet ist. Das gilt vor allem auch dann, stellte Dosiervorrichtungen und Kontrollmeßstrecken wenn durch geringe Luftbewegung im Raum Druck- dem Gerät zugeführte Gas gelangt in einem Brenner 1 Schwankungen von außen an das Gerät herangetra- 60 zur Verbrennung. Der Brenner befindet sich an gen werden. Bei den bisher bekannten Ausführun- einem Gehäuse 2, welches unten an ein Brennraumgen, die ohne Schornstein, ohne Drossel und ohne rohr 3 angeschlossen ist. Dieses Gehäuse trägt seit-Unterdruck arbeiten, wirkt sich jede geringfügige Hch einen Luftansaugstutzen 4, in welchem eine ein-Raumdruckschwankung, beispielsweise auch der stellbare Drosselklappe 5 angeordnet ist. Das GeZugwind vorbeieilender Personen, auf eine vorüber- 65 häuse 2 enthält die kalten Lötstellen 6 einer Thermogehende Veränderung des Luftdurchflusses aus und batterie sowie einen Anschlußstutzen 7, über den an ruft Meßfehler hervor. Die vorgeschriebene Größen- einem Mikromanometer 8 der Unterdruck gegenüber Ordnung von 0,2 mm Wassersäule (WS) Unterdruck dem äußeren Luftdruck gemessen werden kann.

Nach beendeter Einstellung wird das Manometer entfernt und der Stutzen verschlossen. 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 wärmen Lötstellen 10 der Thermobatterie, deren Thermostrom über Anschlußkontakte 11 einem Anzeige- oder Registriergerät 12 oder einem Regler zugeleitet wird.

Über dem mit der Thermobatterie abgeschlossenen Brennraumrohr erhebt sich in mehrfacher Länge ein Schornstein 13, dessen Wandung ebenso wie die Wandung des darunter befindlichen Brennraumrohres wärmeisolierend ausgeführt ist und vorteilhaft aus keramischem Werkstoff mit luftgefüllten Hohlräumen besteht. Brennraumrohr und Schornstein sind von einem Mantel 14 umgeben, der einen Luftspalt 15 frei läßt, durch den über Eintrittsöffnungen 16 und Austrittsöffnungen 17 gleichzeitig Kühlluft emporsteigen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern, vorzugsweise für Wobbezahl- und Heizwertmeßgeräte, unter Benutzung eines senkrechten Rohres, in dessen unterem Teil die Verbrennung erfolgt und die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas und der Frischluft gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Höhe/Durchmesser des durch das senkrechte Rohr (3) umschlossenen Brennraumes so groß gewählt und die durch den natürlichen Auftrieb der heißen Abgase angesaugte Luft derart gedrosselt wird, daß im Einlaß hinter der Drosselstelle (5) ein Unterdruck von mindestens 0,2 mm Wassersäule (WS) entsteht und außerdem mindestens das Achtfache der zur vollständigen Verbrennung benötigten Mindestluftmenge angesaugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit wärmeisolierender Wandung ausgebildeten Brennraumrohr (3) warme Lötstellen (10) einer Thcrmobatterie gleichmäßig über den Rohrquerschnitt verteilt in einer Ebene liegen, deren Abstand von der Brennerflamme des Brenners (1) nicht mehr als 15"ii des Abstandes der Brennerflamme vom oberen Rohrende eines auf das Brennraumrohr (3) aufgesetzten Schornsteins (13) beträgt und zwischen Brcnnerflamme und warmen Thcrmolötstellen eine Abschirm- und Umlenkeinrichtung (9). beispielsweise in Form eines Flügelrades mit geschränkten Flügeln, angebracht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer einstellbaren Drosselklappe (5) oder eines einstellbaren Schiebers im Lufteintritt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennraumrohr (3) und der Schornstein (13) als dickwandiges Keramikrohr oder aus aufcinandergesetzten Keramikrohrstücken ausgeführt sind und die Wandungen eingeschlossene Hohlräume oder in axialer Richtung verlaufende Bohrungen enthalten.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennraumrohr (3) und der Schornstein (13) von einem sie in geringem Abstand umhüllenden Mantel (14) umgeben sind.