DE1626364B1 - Heizung für gasf¦rmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Heiz¦l - Google Patents
Heizung für gasf¦rmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Heiz¦lInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizung für sich in den Brennertopf über radiale Öffnungen semer
gasförmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Seitenwandung entlüftet, und eine die impulsweise
Heizöl mit einem Brennertopf, durch dessen Boden Brennstoffzufuhr zwangssteuernde Pumpe mit bei
der Brennstoff axial zuführbar ist, und mit einem in Überschreiten eines einstellbaren Gegendrucks sich
der Luftzuführung angeordneten durch Druckschwin- 5 öffnenden Düsen.
gungen infolge oszillierender Verbrennung Steuer- Durch die zwangsgesteuerte impulsweise Brennbaren
Rückschlagventil. stoffzufuhr lassen sich Druckschwingungen beliebig
Bei oszillierender Verbrennung führen die Gas- kleiner Frequenz erregen, ohne Rücksicht auf die
teilchen nicht nur eine kontinuierliche Strömungs- Dimensionen und die Betriebstemperatur der Heibewegung
durch die Heizung aus, -sondern vollfüh- io zung. Die Druckschwingungen wirken nun nicht unren
unter Wirkung der auftretenden Druckschwin- mittelbar auf das Rückschlagventil ein, um rein gegungen
zugleich eine pulsierende Hin- und Herbe- genphasig zu den Druckschwingungen Schwingungen
wegung. Zur Erhöhung der Wärmeübergangszahl der Luftmengenzufuhr zu bewirken, vielmehr wird
infolge Verwirbelungen in der Grenzschicht der Strö- durch die kapazitive Wirkung der zwischen Brennmung
und zur Vergleichmäßigung der Heizungstem- 15 kammer und Rückschlagventil geschalteten Luftkamperatur
über die ganze Länge denHeizung ist es er- mer die Schwingung des geförderten Luftmengenstrowünscht,
den Gasteilchen eine möglichst große Be- mes verzögert. Die Schwingung des Luftmengenstrowegungsamplitude
bei ihrer schwingenden Hin- und mes verschiebt sich aus ihrer reinen Gegenphasigkeit
Herbewegung zu geben. Zu diesem Zweck hat man in in der Art, daß das Maximum des Luftmengenstromes
bekannten Heizungen stets den Resonanzfall ange- 20 in Richtung auf das nächste Maximum des Brennstrebt,
wo die in der Heizung auftretenden Druck- kammerdruckes hingelangt. Als Folge davon verschwingungen
der vom Bau und von der Betriebs- schiebt sich aber auch die impulsweise Wärmeent- λ
temperatur bestimmten Eigenschwingung der Hei- wicklung mit 'ihren Maxima.in entsprechender Weise \
zung entsprechen. Damit erhält man zwar beachtliche in die Maxima des Brennkammerdruckes hinein, so
Bewegungsamplituden, doch ist der Resonanzbetrieb 25 daß ein Maximum der Wärmeentwicklung zeitüch
einer Heizung mit beträchtlichen Nachteilen ver- weitgehend mit einem Maximum des Brennkammerbunden,
druckes zusammenfällt. Da es nunmehr im Augen-
Ein Nachteil besteht zunächst darin, daß die blick des Druckmaximums zugleich zu einem Maxi-Eigenfrequenz
der Heizung von deren Größe abhängt. mum in der Entbindung von weiterer Wärme kommt,
Da aus Kosten- und Platzgründen die Heizungen 30 wird der Brennkammerdruck hierdurch weiter genicht
zu lang sein dürfen, liegt die Eigenfrequenz steigert. Durch die erfindungsgemäße Zwangserregung
verhältnismäßig hoch. Damit ist eine exakte Steue- kommt es somit bei jedem Druckmaximum über die
rung einerseits schwierig und andererseits die Höhe entwickelten Wärmeimpulse im Bereich der Druckder
zu erwartenden Bewegungsamplitude verhält- maxima zu einer schrittweisen Erhöhung der Drucknismäßig
klein, weil diese umgekehrt proportional 35 maxima auf sehr hohe Werte. Dies führt wiederum
der Eigenfrequenz ist. Zum Betrieb mit günstigeren zu entsprechend hohen Bewegungsamplituden bei der
kleineren Frequenzen wären aber Heizungen extremer oszillierenden Verbrennung, ohne daß die Gesetze
Länge erforderlich, was wirtschaftlich nicht tragbar der Resonanz beachtet zu werden brauchen.·
wäre. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Da der Betrieb bei niedrigen Zwangserregungsfre-Eigenfrequenz entscheidend von der Temperatur ab- 40 quenzen erfolgen kann, ergeben sich für die Gasteilhängig ist, weshalb die maßgebliche Betriebsfrequenz chen verhältnismäßig hohe Bewegungsamplituden, von dem Endbetriebszustand bestimmt wird, wo die welche sogar diejenigen des-Resonanzfalls, der bei Temperatur ihre endgültige maximale Höhe erreicht vorgegebener Heizungslänge wesentlich höhere Eigen- * hat. Da somit die Resonanzbedingungen beim An- frequenzen erfordert, um ein Vielfaches übersteigen. m laufen der Heizung gerade nicht vorliegen, ist das 45 Darüber hinaus brauchen auf die Betriebstemperatur Anfahrverhalten solcher Heizungen schlecht. Daraus und auf die Dimensionen der Heizung kerne Rückfolgt der weitere Nachteil, daß sich derartige Hei- sieht genommen zu werden. Brenner vorgegebener zungen nicht durch kurzzeitiges Anschalten und Art können bei Heizungen verschiedener Dimen-Wiederabschalten zur Aufrechterhaltung einer ge- sionen gleichgut verwendet werden; denn eine bewünschten Temperatur regem lassen, da sie außerhalb 50 sondere Anpassung zwischen Brenner und Heizungsder Resonanzbedingung betrieben werden müßten. rohr unter Berücksichtigung von Resonanzbedin-Schließlich besteht ein weiterer Nachteil darin, daß gungen ist entbehrlich. Da es auf die Betriebstemder Brenner und das Heizrohr exakt aufeinander ab- peratur der Heizung nicht ankommt, läßt sich die gestimmt sein müssen, um die Resonanzbedingung Heizung durch kurzes Anschalten und Wiederauszu erfüllen. Brenner vorgegebener Art können nicht 55 schalten auf behebige aufrechtzuerhaltende Tembei Heizungen beliebiger Dimension verwendet peratur regem. Das Anfahren der Heizung vom kalten werden. Zustand aus, bietet keine Schwierigkeiten, weil durch
wäre. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Da der Betrieb bei niedrigen Zwangserregungsfre-Eigenfrequenz entscheidend von der Temperatur ab- 40 quenzen erfolgen kann, ergeben sich für die Gasteilhängig ist, weshalb die maßgebliche Betriebsfrequenz chen verhältnismäßig hohe Bewegungsamplituden, von dem Endbetriebszustand bestimmt wird, wo die welche sogar diejenigen des-Resonanzfalls, der bei Temperatur ihre endgültige maximale Höhe erreicht vorgegebener Heizungslänge wesentlich höhere Eigen- * hat. Da somit die Resonanzbedingungen beim An- frequenzen erfordert, um ein Vielfaches übersteigen. m laufen der Heizung gerade nicht vorliegen, ist das 45 Darüber hinaus brauchen auf die Betriebstemperatur Anfahrverhalten solcher Heizungen schlecht. Daraus und auf die Dimensionen der Heizung kerne Rückfolgt der weitere Nachteil, daß sich derartige Hei- sieht genommen zu werden. Brenner vorgegebener zungen nicht durch kurzzeitiges Anschalten und Art können bei Heizungen verschiedener Dimen-Wiederabschalten zur Aufrechterhaltung einer ge- sionen gleichgut verwendet werden; denn eine bewünschten Temperatur regem lassen, da sie außerhalb 50 sondere Anpassung zwischen Brenner und Heizungsder Resonanzbedingung betrieben werden müßten. rohr unter Berücksichtigung von Resonanzbedin-Schließlich besteht ein weiterer Nachteil darin, daß gungen ist entbehrlich. Da es auf die Betriebstemder Brenner und das Heizrohr exakt aufeinander ab- peratur der Heizung nicht ankommt, läßt sich die gestimmt sein müssen, um die Resonanzbedingung Heizung durch kurzes Anschalten und Wiederauszu erfüllen. Brenner vorgegebener Art können nicht 55 schalten auf behebige aufrechtzuerhaltende Tembei Heizungen beliebiger Dimension verwendet peratur regem. Das Anfahren der Heizung vom kalten werden. Zustand aus, bietet keine Schwierigkeiten, weil durch
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine die Zwangserregung und die Einschaltung der ver-Heizung
der eingangs genannten Art zu entwickeln, zögernden Luftkammer es bei jeder Betriebstemdie
ohne im Resonanzbetrieb zu arbeiten, dennoch 60 peratur zur impulsweisen Wärmeentwicklung im Behohe
Wärmeübergangszahlen und gleichmäßige Hei- reich der Druckmaxima der Schwingung kommt.
Zungstemperaturen über ihre Länge aufweist und da- Zur feinen Zerstäubung des Brennstoffs in einer bei betriebssicher durch Zu- und Abschaltung fern- Verbrennungskammer ist es bekannt, ein Röhrchen stufig regelbar ist. für die Zuleitung des Brennstoffes zu verwenden, das
Zungstemperaturen über ihre Länge aufweist und da- Zur feinen Zerstäubung des Brennstoffs in einer bei betriebssicher durch Zu- und Abschaltung fern- Verbrennungskammer ist es bekannt, ein Röhrchen stufig regelbar ist. für die Zuleitung des Brennstoffes zu verwenden, das
Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen er- 65 in radialem Abstand bezüglich den Dimensionen der
reicht durch eine in die Luftzuführung geschaltete, Brennkammer angeordnet ist. Eine geschlossene,
vom Rückschlagventil einerends und vom Brenner- über radiale Öffnungen in der Brennertopfwand ent-
topf andererends eingeschlossene Kammer, welche lüftbare Kammer, die zur Verzögerung der Impulse
dienen könnte, entsieht hier nicht, zumal Gebläseluft
dabei nicht vorgesehen ist. Die Luft soll vielmehr selbsttätig im Resonanzfall in den Unterdruckintervallen
in die Brennkammer einströmen, wie auch der Brennstoff ohne Unterdrucksetzung zu diesem Zeitpunkt
angesaugt wird.
Bei anderen Heizungen, die ebenfalls keine den Rückschlagventilen nachgeschaltete Luftkammer vor
dem Brennertopf aufweisen, ist es zwar bekannt, zur Vermeidung vorzeitiger Entzündung die Reaktionspartner
zeitlich hintereinander durch eine mechanische, von den Eigenschwingungen gesteuerte Einrichtung
in den Brennraum eintreten zu lassen, doch liegt das Maximum des Luftzutritts im Gegensatz zur
Lehre der Erfindung gerade in Gegenphase zu den Druckschwingungen bei einem Minimum des Druckes
und eilt im übrigen der Brennstoffzufuhr vor.
Bei einem Bunsenbrenner ist es zur besseren Durchmischung der Komponenten bekannt, im Mischbereich
einen Reaktionspartner teilweise durch Pulsationen in einen kontinuierlich strömenden anderen
Reaktionspartner einzuleiten, doch ist es dabei durch Zuleitung des ersten Reaktionspartners durch nachgeschaltete
zusätzliche Öffnungen erwünscht, die Wirkungen der Pulsation in der Brennzone praktisch
zu beseitigen, um eine gleichmäßige Verbrennung zu erhalten. Eine oszillierende Verbrennung ist unerwünscht.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in vereinfachter Darstellung veranschaulicht, und
zwar zeigen die
F i g. 1 bis 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer
Heizung im Längsschnitt.
Die Brennstoffzufur erfolgt durch eine von einem Motor 4 antreibbare Pumpe 5, die zweckmäßig für
flüssigen Brennstoff, insbesondere Heizöl, als Einzylinderkolbenpumpe und für gasförmigen Brennstoff
als Membranpumpe ausgebildet ist und in jedem Fall durch die Hubzahl die Erregerfrequenz des Schwingungssystems
der Heizung bestimmt. Die Pumpendruckleitung 6 mündet in eine Brennereinrichtung,·
die im Boden 8 einer topfförmigen Brennkammer 9 angeordnet ist und eine Einspritzdüse 7 mit einem
Organ aufweist, das in den Pausen zwischen den Einspritzimpulsen die Düsenöffnung zur Brennkammer
absperrt. Bei flüssigen Brennstoffen werden zweckmäßig Zapfendüsen verwendet, die erst bei einem
gewünschten einstellbaren Einspritzdruck den Brennstoffweg freigeben, so daß der flüssige Brennstoff
unter der Wirkung dieses Öffnungsdruckes zerstäubt wird. Die Brennkammer 9 hat einen zylindrischen
Mantel 10 mit radialen, der Einführung der Verbrennungsluft dienenden Öffnungen 11, und ist an
ihrem offenen Ende 12 flanschartig gegen ein die Brennkammer mit Abstand umgebendes rohrförmiges
Gehäuse 13 abgestützt. In den rückwärtigen, nach vorn und hinten abgeschlossenen und mit einer
dichten Durchführung 14 für die Brennstoffleitung 6 versehenen Teil 15 des Gehäuses 13 mündet die
Druckleitung 16 eines Gebläses 17 mit eingebautem Rückschlagventil 18, das in Richtung des Raumes 15
zu öffnen ist. Der vordere offene Teil 19 des Gehäuses 13 bildet einen Brenn- und Heizgaskanal, der
in ein ihn mantelartig umgebendes zweites Gehäuse 20 übergeht, dessen Ringraum 21 der weiteren Führung
der Heizgase dient und in einen Abzug 22 mündet. In dem Rinekanal 21 werden die Gase zwecks
Verlängerung des durch Pfeile bezeichneten Strömungsweges durch eine eingebaute Wendel 23 schraubenlinienförmig
geführt. Auf seinem über der Brennkammer 9 liegenden Abschnitt wirkt der Ringkanal
21 als Rekuperator zur Erwärmung der zwischen ihm und dem Brennkammermantel 10 strömenden Verbrennungsluft.
Trotz der verhältnismäßig kleinen Heizfläche des Rekuperators ergeben sich gute Wärmeleistungen, da
durch die Gasdruckschwingungen die Wärmedurchgangszahlen wesentlich gegenüber stationärer Strömung
erhöht sind. Die Wendel 23 kann so dimensioniert werden, daß die Eigenfrequenz des von
Brennkammer und Gaskanal gebildeten Schwingungssystems in die Nähe der Einspritzfrequenz kommt.
Auf diese Weise läßt sich eine hohe Druckamplitude erzielen, die für die beabsichtigte Verbesserung des
Wärmeübergangs wünschenswert ist.
Bei der Heizung nach der Fig. 1 wird die erzeugte Wärme vom Außenmantel 20 des Gaskanals
21 abgeführt. Sie kann daher als Wärmestrahler arbeiten, z. B. als öl- oder gasgefeuertes Strahlrohr
für industrielle Anlagen, z. B. Trockenanlagen. Wird das Rohr von außen mit Luft angeblasen, wobei etwa
zur Verbesserung des Wärmeüberganges zusätzliche Rippenheizflächen außen aufgebracht sein können, so
wirkt es als Lufterhitzer.
Bei der Ausführung nach der F i g. 2 wird die erzeugte Wärme zur Erhitzung oder Verdampfung einer
Flüssigkeit benutzt. Zu diesem Zweck sind das Gehäuse 13 und das Gehäuse 20 mit einem Doppelmantel
24 bzw. 25 zur Aufnahme der Flüssigkeit ausgerüstet.
Bei der Ausführung nach der F i g. 3 ist an die Brennkammer 9 ein System einer einzelnen Rohrschlange
oder mehrerer parallelgeschalteter Rohrschlangen 26 angeschlossen, die von den Verbrennungsgasen
durchströmt werden. Die Schlange dient der Beheizung von Arbeits- oder Trockenräumen;
sie kann aber auch als Strahlungsheizfläche oder zur Erwärmung von Flüssigkeitsbädern dienen. Die abgekühlten
Abgase werden in einen koaxial die Brennkammer 9 umgebenden Ringraum 21 zurückgeführt,
um durch den Abzug 22 auszutreten. Der Ringraum 21 dient wieder als Rekuperator zur Vorwärmung der
Verbrennungsluft. Die Ausführung nach der F i g. 3 zeigt weiter eine andere Ausführung und Anordnung
des Rückschlagventils 18 das hier hinter der Brennkammer 9 parallel zu dessen Boden 8 angeordnet ist.
Claims (1)
- Patentanspruch:Heizung für gasförmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Heizöl, mit einem Brennertopf, durch dessen Boden der Brennstoff axial zuführbar ist, und mit einem in der Luftzuführung angeordneten durch Druckschwingungen infolge oszillierender Verbrennung steuerbaren Rückschlagventil, gekennzeichnet durch eine in die Luftzuführung (16) geschaltete, vom Rückschlagventil (18) einerends und vom Brennertopf (9) andererends eingeschlossene Kammer (15), welche sieh in den Brennertopf (9) über radiale Öffnungen (11) seiner Seitenwandung (10) entlüftet, und eine die impulsweise Brennstoffzufuhr zwangssteuernde Pumpe (5) mit bei Überschreiten eines einstellbarenGegendruckssichöffnendenDüsen(7).Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESC030226 | 1961-09-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1626364B1 true DE1626364B1 (de) | 1970-08-20 |
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ID=7431679
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19611626364 Pending DE1626364B1 (de) | 1961-09-04 | 1961-09-04 | Heizung für gasf¦rmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Heiz¦l |
Country Status (2)
Country | Link |
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