DE2107514A1 - Vorrichtung zum Heizen mit Infrarot Strahlung - Google Patents

Description

Dr. HEiNZ FEDER Akte 71-10-16 -

^Dr' ^W£^:^^D™ ¹⁶· *ebruar 1971 ^WF/^Si

4 Dusseidori
Am Wehrhchfi ⁷J ■ 1. Etg. r.

Firma Entreprise Industrielle de Chaudronnerie, ff 78 Paris 8e, 20. Avenue de Wagram

"Vorrichtung zum Heizen mit Infrarot-Strahlung.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heizen, die es gestattet die Energie infraroter Strahlung .über eine große Entfernung mit hoher Intensität zu übertragen»

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, die eine Anzahl übereinander angeordneter kegelstumpfförmiger Scheiben aufweist, sowie einen Ventilator zum Blasen von Luft zwischen je zwei benachbarte Scheiben und eine Verbrennungskammer, die oberhalb der untersten Scheibe angeordnet ist und in der eine Einspritzdüse für eine brennbare Flüssigkeit angeordnet ist, wobei die Scheiben eine Anzahl von Durchtrittsräumen begrenzen die den Ventilator mit der Verbrennungskammer und diese mit einem Gasabzug verbinden. . |

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Heizen der oben beschriebenen Art, bei der der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht ist. Dies wird bei der Vorrichtung zum Heijizen erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sie zwei über-einander \ angeordnete kegelstumpfförmige Scheiben aufweist, sowie einen ; den Feuerungsraum begrenzenden Strahler, das weiterhin eine Anzahl von zylindrischen Ringen vorgesehen sind, welche die Verbrennungskammer umgeben und eine Anzahl von ringförmigen Kammern bilden, von denen zwei mit dem Raum verbunden sind, der sich zwischen den zwei Scheiben befindet, wobei eine außerdem mit dem Ventilator verbunden ist, während die andere mit

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der Verbrennungskammer In Verbindung steht, da^s Rohre in dem Raum zwischen den zwei Scheiben angeordnet sind, die den Feuerungsraum mit einer dritten ringförmigen Kammer verbinden, die andererseits mit dem Gasabzug verbunden ist, so daß die vom Ventilator geförderte Verbrennungsluft in die Verbrennungskammer gelangt, nachdem sie den Raum zwischen den zwei Scheiben durchlaufen hat, wobei sie sich aufheizt im Kontakt mit den Rohren, die von den Verbrennungsgasen durchströmt werden, wobei deren Anteil an ungebundener Wärme auf sie übertragen wird.

Im Folgenden wird anhand von zwei in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der Gegenstand der Erfindung näher erläutert·

Figur 1 zeigt einen Axialschnitt bei einer ersten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung.

Figur 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1. Figur 3 ist ein ¹Ieilschnitt nach der Linie HI-III in Figur

Figur 4 ist ein Axialschnitt bei einer zweiten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung.

Figur 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V in Figur 4.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Heizen besitzt drei kegelstumpf förmige Scheiben 1, 2 und 3 die im wesentlichen koaxial in einem gewissen Abstand voneinander so angeordnet sind, daß ihre große Basis nach unten gerichtet ist. Die Scheiben 1 und sind an ihren äußeren Rändern durch ein kegelstumpfförmiges Wandteil 4 miteinander verbunden, während die Scheiben 2 und durch ein ebenfalls kegelstumpfförmiges Wandteil 5 miteinander verbunden sind, das innerhalb des Wandteils 4 angeordnet ist. In dem ringförmigen Raum 7 zwischen den Scheiben 2 und 3 der an seinem Ende durch das Seitenwandteil 5 abgeschlossen ist, sind Rohre 6 angeordnet, die durch das Wandteil 5 hindurchtreten. Auf der Außenseite der obersten Scheibe 1 ist eine

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mit einem wärmeisolierenden Material verkleidete Ummantelung 8 angeordnet·

Die unterste Scheibe 1 besitzt eine geringere Höhe und ist mit ihrem inneren Rand an ein konisches Bauteil 9 angesetzt, dessen Spitze nach unten gerichtet ist und das einen 3?euerungsraum 10 begrenzt und als Strahler ausgebildet ist. An der oberen Oberfläche, d.h. an der Innenseite dieses konischen Bauteils sind in radialer Richtung verlaufende Rippen 11 angeordnet. Weiterhin sind in radialer Richtung verlaufende Rippen

12 an der oberen Oberfläche, d.h. der Innenseite der Scheibe 1 angeordnet. Dieae Rippen besitzen einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt und sind in so geringem Abstand voneinander angeordnet, daß durch sie praktisch geschlossene Kanäle

13 gebildet werden (s. Figur 3)«

Weitere in radialer Richtung verlaufende Rippen 14· und 15 sind an der Oberseite der Scheibe 2 angeordnet. Die Rippen 14 erstrecken sich bis zum Wandteil 5; die Rippen 15 dagegen, die alternierend mit den Rippen 14- angeordnet sind, besitzen eine geringere Länge und enden in einem gewissen Abstand von diesem Wandteil 5.

Ein zylindrischer Ring 16 ist am oberen Rand der Scheibe 2 angeordnet. In gleicher Weise sind zylindrische Ringe 17, 18 und 19 am oberen Teil der Scheibe 3 angeordnet, durch die ringförmige Kammern 20, 21 und 22 gebildet werden.

Innerhalb des Ringes 16 ist eine Verbrennungskammer 23 angeordnet, die in die zentrale Öffnung der Scheibe 2 hineinragt. Im Oberteil und im Zentrum dieser Verbrennungskammer 23 ist eine Einspritzdüse 24 angeordnet, die mit einer Speisepumpe 25 verbunden ist. Die Verbrennungskammer 23 ist in ihrem oberen Teil mit Öffnungen 26 versehen, die ihr Inneres mit dem Inneren des Ringes 16 verbinden.

Der Ring 16 ist mit Öffnungen 27 durchbrochen, die das Innere dieses Ringes mit der ringförmigen Kammer 20 verbinden.

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Weiterhin verbinden Öffnungen 28 die ringförmige Kammer 20 mit dem Raum 7 zwischen den Scheiben 2 und 3· Eine Gasabzugsleitung 29 ist mit der ringförmigen Kammer 21 verbunden, in die die oberen Enden der Rohre 6 einmünden. Ein Gebläseventi— lator 30, an dessen Motor die Speisepumpe 25 angeschlossen ist, ist mit der ringförmigen Kammer 22 verbunden» Die Kammer 22 ist ihrerseits über Öffnungen 31 mit dem Raum 7 verbunden. Aus Figur 2 kann entnommen werden, daß die Öffnungen 28 und 31 alternierend und durch die Rippen 14 und 15 voneinander getrennt angeordnet sind.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Wenn der Ventilator 30 in Tätigkeit gesetzt ist, tritt die Verbrennungsluft in die ringförmige Kammer 22 ein und strömt durch die Öffnungen 31 in den ringförmigen Raum 7· Diese Verbrennungsluft wird durch die Rippen 14 und 15 vom Zentrum der Vorrichtung an die Peripherie abgeleitet bis zum Wandteil 5· Dann kehrt sie zum Zentraum zurück und tritt durch die Öffnungen 28 in die ringförmige Kammer 20 ein, dann durch die Öffnungen in das Innere des Ringes 16, Ein Teil dieser Luft tritt durch die Öffnungen 26 in das Innere der Verbrennungskammer 23 ein, wo e:pfeich mit dem durch die Einspritzdüse 24 zerstäubten Brennstoff vermischt· Die restliche Luft tritt rund um die Verbrennungskammer in den Feuerungsraum 10 ein und bildet dort die Sekundärluft.

Die aus der Verbrennungskammer 23 austretende Flamme dringt in den Feuerungsraum 10 ein. Die Wände des konischen Bauteils 9» das den Strahler darstellt, werden hierdurch auf eine erhöhte Temperatur von etwa 600 bis 800⁰C gebracht.

Die Verbrennungsgase treten dann in die Kanäle 13, die von den Rippen 12 gebildet werden, ein, so daß diese Rippen ebenso wie die Wand der Scheibe 1 ebenfalls auf eine erhöhte Temperatur von etwa 400 bis 600 G gebracht werden. Dann treten die

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Gase in die Rohre 6 ein und werden durch diese Rohre zum Zentrum der Vorrichtung zurückgeleitet«, Sie durchströmen die ringförmige Kammer 21 und werden durch den Gasabzug 29 in die Atmosphäre abgegeben. Beim Durchströmen der Rohre 6 heizen die Gase die Verbrennungsluft, die im Raum 7 zirkuliert, auf-, so daß die ungebundene Wärme die in diesen Gasen am Ausgang der Rippen 12 noch vorhanden ist, wiedergewonnen werden kann. Dieser thermische Kreisprozeß mat zur Folge, daß die Ausbeute pro Zyklus erhöht und als Folge davon der spezifische Verbrauch vermindert wird.

Der größte Teil der Verbrennungsenergie wird auf diese Weise dazu verwendet, um eine hohe TempeiEbur der Wände des Strahlers aufrechtzuerhalten und diese Temperatur erzeugt eine ESmission von Wärnie in der Form von Infrarot-Strahlung, deren Intensität

eine Funktion der Temperatur dieser Wände ist» ;

Entsprechend der Öffnung des Winkels <C am Strahler 9 erhalt i nan eine divergente Aussendung der Strahlung,entsprechend der i Öffnung des Winkels /3 an der Scheibe 1 erhält man eine konver-! gente Aussendung der Strahlung, derart, daß eine gleichmäßige ; Verteilung über den gesamten Strahler erreicht wird. Die Wände des Bauteils 9 übernehmen die Rolle des Strahlers und die Wände der Scheibe 1 übernehmen die Rolle eines Reflektors·

Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsform entspricht in ihren großen Zügen der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3» wobei die Scheibe 1 weggelassen ist und der konische Strahler 9a direkt mit den unteren Rändern der Scheiben 2a und 3a verbunden ist, wobei letztere nach unten durch einen Deflektor 74· verlängert sind. Die bai der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 vorhandenen Rippen 14 und 15 sind bei dieser Ausführungsform ebenfalls nicht vorsan&en«. Die Rohre 6a besitzen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt und # ihre Höhe entspricht dem Abstand zwischen den Seheiben 2a und 5a, wodurch si© selbst Rippen darstellen.

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Diese Rohre münden mit ihrem oberen Ende in einen Hohlraum 21a zwischen den Ringen 16a und l?a und mit ihrem unteren Ende zwischen Wellen 9d der Wand des Strahlers 9a. Der Raum 7a zwischen den Scheiben 2a und 3a steht an dem der Wand des Strahlers 9abenachbarten Ende mit einer Verbindungskammer in Verbindung. Die in diesem Raum durch die rippenartigen Rohre 6a gebildeten Abteile stehen über die Verbindungskammer miteinander in Verbindung. An dem der Verbindungskammer 68 entgegengesetzten Ende ist jeweils eines der Abteile mit der durch die Ringe 18a und 19a gebildeten Kammer 22a über ein Loch 31a verbunden, während die zwei benachbarten Abteile jeweils mit der ringförmigen Kammer 20a über Löcher 28a verbinden sind.

Die innerste ringförmige Kammer 21a ist mit der Gasabzugsleitung 29a \rerbmiden und an ihrer Oberseite mit einem ringförmigen Deckel 69 abgeschlossen» Die ringförmige Kammer 20a ist mit einem Deckel 70 abgeschlossen, an dem die Verbrennungskammer 23a mit ihrer Einspritzdüse 24 angeordnet ist. Dieser Deckel 70 befindet sich oberhalb des Deckels 69 derart, daß die ringförmige Kammer 20a mit der Verbrennungskammer 23a über den Raum 71 in Verbindung steht. Die ringförmige Kammer 22a ist schließlich mit einer Platte 72 abgeschlossen, die den Ventilator 3öa trägt und sich oberhalb des Deckels 70 befindet, so daß die Luftaustrittsöffnung des Ventilators 3o über einen Saum 73 mit dsr ringförmigen Kaimner 22a in Verbindung steht.

Im Betrieb durchquert die von dem Ventilator 30a geförderte Verbrennungsluft den Raum 73 und die ringförmige Kammer 22a, um durch die Öffnungen 31a in die Hälfte der Abteile einzutreten, die innerhalb des ringförmigen Raumes 7a durch die rippenartigen Bohre 6a gebildet werden» Diese Luft gelangt in die ringförmige Verbindungskammer 68 und dann, in dem sie sich .aufheizt und die Enden der Rohre 6a umströmt, in die anderen Abteile des Baumes 7a, die aie durchquert. Hierauf gelangt sie durch die Öffnungen 28a in die ringförmige Kammer 20a·

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Schließlich strömt sie durch den. Raum 71 in die Verbrennungskammer 23a·

Die Verbrennungsgase bewegen sich im Feuerungsraum 10a an der mit den Wellen 9<1 versehenen Wand des Strahlers 9a aufwärts und treten in die Bohre 6a ein, durch die sie in die ringförmige Kammer 21a strömen um schließlich durch die Abzugsleitung 29a auszutreten. Wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ist die Speisepumpe 25a mit dem Motor des Ventilators 30a verbunden. Ebenso ist an der Außenseite der Scheibe 3a eine Ummantelung 8a aus wärmeisolierendem Material vorgesehen·

Patentansprüche - 8 -

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Claims (5)

1. - 8-Patentansprüche

   7) Vorrichtung zum Heizen mit Infrarot-Strahlung die eine Anzahl übereinander angeordneter kegelstumpfförmiger Scheiben aufweist, sowie einen Ventilator zum Blasen von Luft zwischen je zwei benachbarte Scheiben und eine Verbrennungskammer die oberhalb der untersten Scheibe angeordnet ist und in der eine Einspritzdüse für eine brennbare Flüssigkeit angeordnet ist, wobei die Scheiben eine Anzahl von Durchtrittsräumen begrenzen, die den Ventilator mit der Verbrennungskammer und diese mit einem Gasabzug verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei übereinander angeordnete kregelstumpf förmige Scheiben (2, 2a, 3» 3a) aufweist, sowie einen den Feuerungsraum (10, 10a) begrenzenden Strahler (9» 9a), daß weiterhin eine Anzahl von zylindrischen Ringen (16 bis 19» 16a bis 19a) vorgesehen sind, welche die Verbrennungskammer (23» 23a) umgeben und eine Anzahl von ringförmigen Kammern (20 bis 22, 20a bis 22a) bilden, von denen zwei (20, 20a, 22, 22a) mit dem Raum (7, 7a) verbunden sind, der sich zwischen den zwei Scheiben (2, 3» 2a, 3a) befindet, wobei eine (22, 22a) außerdem mit dem Ventilator (30, 30a) verbunden ist, während die andere (20, 20a) mit der Verbrennungskammer (23, 23a) in Verbindung steht, dass Rohre (6, 6a) in dem Raum (7, 7a) zwischen den zwei Scheiben (2, 3» 2a, 3a) angeordnet sind, die den Feuerungsraum (10, 10a) mit einer dritten ringförmigen Kammer (21, 21a) verbinden, die andererseits mit dem Gasabzug (29» 29») verbunden ist, so daß die vom Ventilator (30, 30a) geförderte Verbrennungsluft in die Verbrennungskammer (23, 23a) gelangt, nachdem sie den Raum (7, 7a) zwischen den zwei Scheiben (2, 3» 2a» 3a) durchlaufen hat, wobei sie sich aufheizt im Kontakt mit den Rohren (6, 6a), die von den Verbrennungsgasen durchströmt werden, wobei deren Anteil an ungebundener Wärme auf sie übertragen wird.

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2. 2. Vorrichtung zum Heizen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung des Strahlers (9) eine dritte kegelstumpfförmige Scheibe (1) koaxial zu den zwei ersten Scheiben (2, 3) angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung zum Heizen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet« daß der Strahler (9, 9a) als hohles beispielsweise konisches Bauteil· ausgebildet ist, dessen konkave Fläche den zwei ersten Scheiben (2, 3» 2a, 3a) zugewandt ist.
4. 4. Vorrichtung zum Heizen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch radial verlaufende Rippen (11), die an der Innenseite des Strahlers (9) angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung zum Heizen nach Anspruch 3» . .gekennzeichnet durch radial verlaufende und etwa L-förmigen Querschnitt besitzende Rippen (12), die an der Innenseite der dritten Scheibe (1) angeordnet sind.

   S«. Vorrichtung zum Heizen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5i gekennzeichnet durch radial verlaufende Rippen (14, j 15) die zwischen den zwei ersten Scheiben (2, 3) angeordnet ; sind und von denen jede zweite (1$) eine geringere Länge \

   aufweist, so daß ein Umlenkblech gebildet wird und durch in ; einer der Scheiben (3) vorgesehene Öffnungen (28, 31)» die ■ jeweils zwischen zwei Rippen (14, 15) angeordnet sind und :

   die entweder in eine oder die andere der beiden ersten ring- j förmigen Kammern (22, 20) einmünden.

   ' 7. Vorrichtung zum Heizen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6a) eins Höhe besitzen, die der Höhe des Saumes (?a) zwischen den zwei Scheiben (2a, 3a) entspricht und Umlenkbleche bilden,

   ι und daß öffnungen (31a» 2£$ in der oberen Scheibe (3a) vorgesehen sind» von denen jede jeweils zwischen zwei Äohren (6a) angeordnet ist und entweder in die eine (2Oa) oder in die andere (22a) der beiden ersten ringförmigen Kammern

   J ©inmündet»

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