DE3330924C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erhitzen von Luft, insbesondere der Umluft von Trockenöfen, mit einer von einem zylindrischen Innenmantel umgrenzten Brennkammer, die von einem zwischen dem Innenmantel und einem Gehäusemantel ge­ bildeten Ringraum umschlossen ist, am einen Ende einen Brenner aufweist und am anderen Ende in Strömungsverbindung mit einem Kranz von Rauchgasrohren steht, die sich parallel zur Brennkam­ merachse durch den Ringraum zu einer Abgasleitung erstrecken, wobei der Ringraum an seinen entgegengesetzten Enden eine Ein­ trittsöffnung bzw. eine Austrittsöffnung für die zu erhitzende Luft aufweist.

Eine solche Lufterhitzungsvorrichtung ist bekannt (DE-PS 7 17 396). Die dabei vorgesehene Luftströmung in Erstreckungsrich­ tung der Rauchgasrohre hat den Vorteil, daß alle Rauchgasrohre gleichmäßig umströmt und gekühlt werden, ohne daß wie im Falle einer Queranströmung ein Teil der Rauchgasrohre durch die Brennkammer mehr oder minder gegenüber dem Luftstrom abge­ schirmt ist.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Luft über einen den Ringraum mit den Rauchgasrohren umschließenden äußeren Ringka­ nal dem einen Ende des Ringraums zugeführt, dessen anderes Ende durch eine Stirnwand abgeschlossen ist, durch welche die gera­ den Rauchgasrohre in eine an die Brennkammer anschließende Überleitungskammer münden. Als Luftaustritt aus dem Ringraum ist ein an diese radial angeschlossener Austrittsstutzen vorge­ sehen, der in geringem Abstand vor der Stirnwand angeordnet ist. Durch im Ringraum mit axialen Abständen angeordnete ra­ diale Luftleitringe, die im Wechsel am Innenmantel bzw. am Ge­ häusemantel anschließen und im Abstand vom Gehäusemantel bzw. Innenmantel enden, wird der zu erhitzenden Luft eine im wesent­ lichen wellenförmige Strömung durch den Ringraum aufgezwungen.

Bei dieser bekannten Lufterhitzungsvorrichtung wird der Ring­ raum zwar im wesentlichen in seiner Längsrichtung durchströmt, gleichwohl werden aber die Rauchgasrohre nicht in der zu wün­ schenden Weise gekühlt und zur Wärmeübertragung genutzt. Das gilt insbesondere für die brennkammerseitigen oder brennkammer­ nahen Enden der Rauchgasrohre, weil diese im Bereich der Stirn­ wand nur noch in geringem Maße von der zu erhitzenden Luft überströmt werden, die in einem mindestens dem Durchmesser des Austrittsstutzens entsprechenden Abstand vor der Stirnwand be­ reits teilweise den Ringraum verläßt. Die brennkammernahen En­ den der Rauchgasrohre sind aber am stärksten temperaturbela­ stet, so daß es hier am ehesten zu einem Durchbrennen durch Verzundern kommt. Schließlich verhindern die radialen Luft­ leitringe im Ringraum zwar, daß ein Teil der zugeführten Luft auf kürzestem Wege vom Eintritt zum Austritt strömt und nur un­ genügend erhitzt wird, dafür müssen aber in den Anschlußberei­ chen der Luftführungsringe schlecht durchströmte tote Winkel in Kauf genommen werden, was zu einer schlechten Nutzung der von den Rauchgasrohren gebildeten Wärmetauscherfläche führt.

Es ist zwar darüber hinaus auch ein Lufterhitzer mit einem die Brennkammer um­ schließenden Ringraum bekannt, der länger als die durch ihn verlaufenden, im übrigen geneigt angeordneten Rauchgasrohre ist, wobei der Lufteintritt vor und der Luftaustritt hinter den brennkammernahen bzw. den brennkammerfernen Rohrenden liegt (DE-GM 18 38 739). Hier ist der Ringraum jedoch lufteintritts­ seitig durch eine hintere Brennkammererweiterung eingeschnürt, an welche die Rauchgasrohre angeschlossen sind. Diese Brennkam­ mererweiterung ragt radial nach außen über die brennkammernah­ den Enden der Rauchgasrohre hinaus, so daß der eintretende Luftstrom weitgehend an diesen besonders beanspruchten Rohren­ den vorbeigeleitet wird, die somit schlecht gekühlt werden. Dieser ungünstige Effekt wird auch nicht durch eine schrauben­ linienförmige Luftführung vermieden, die dadurch zustande kommt, daß in aufwendiger Weise Spiralgehäuse für den Luftein­ tritt zum und den Luftaustritt vom Ringraum vorgesehen sind.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung mit einfachen Mitteln die brennkammerseitigen Enden der Rauchgasrohre besser zu küh­ len, um Schäden an dieser Steile vorzubeugen und dabei eine gleichmäßigere Erwärmung der zu erhitzenden Luft zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die brennkammernahen Enden der Rauchgasrohre in einem Bereich des Ringraums vor der Luftaustrittsöffnung angeordnet sind, wobei der Querschnitt des Ringraums an dieser Stelle verengt ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Danach kann die zu einer verstärkten Überströmung führende Querschnittsverengung des Ringraums im Bereich der brennkammernahen Enden der Rauchgasrohre auf ver­ schiedene Weise erzielt werden, nämlich entweder einfach da­ durch, diese Rohrenden radial verlaufen und selbst einen Teil des Ringraumquerschnitts versperren, oder durch das Anbringen einer geneigten Führungsfläche für die zu erhitzende Luft oder aber durch eine entsprechende Formgebung des Gehäusemantels.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird nicht nur verhin­ dert, daß die brennkammernahen Enden schlechter als die übrigen Bereiche der Rauchgasrohre gekühlt werden, vielmehr werden diese stark belasteten Rohrenden im Vergleich sogar verstärkt gekühlt, und zwar durch eine erhöhte Luftströmungsgeschwindig­ keit an diesen kritischen Stellen, was eine optimale Kühlung bedeutet. Dem entspricht eine weitgehend gleichmäßige Erhitzung der gesamten durch den Ringraum geleiteten Luft in Verbindung mit einer Wirkungsgradverbesserung des Wärmeaustausches, wobei sich auch eine unaufwendige kompakte Bauweise ergibt. Dabei kann die Luft sowohl im Gleichstrom wie im Gegenstrom zum in den Rauchgasrohren strömenden Rauchgasen geführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, die einen Längs­ schnitt durch die Vorrichtung zeigt.

Von einem mit Gas oder Öl befeuerten Brenner 1 wird eine rela­ tiv großvolumige Brennkaminer 2 beaufschlagt, in der sich die erzeugten Heizgase voll entfalten können. Die Brennkammer 2 ist von einem Innenmantel 3 umgeben, der brennerseitig mit einer hochwertigen Isoliermasse ausgekleidet ist, damit kein Wärme­ fluß zum Brenner 1 hin entsteht.

Rund um den Innenmantel 3 ist im Abstand zu diesem ein Kranz von parallelen (oder nahezu parallelen) Rauchgasrohren 4 ange­ ordnet. Deren brennkammernahe Enden 6 sind nahe einem stirnsei­ tigen Deckel 5 der Brennkammer 2 radial aus dieser herausge­ führt.

Nahe dem Brenner 1 ist der Innenmantel 3 von einer ringförmigen Rauchgassammelkammer 7 umgeben, in die die brennkammerfernen Enden der Rauchgasrohre 4 einmünden. Die Rauchgassammelkammer 7 ist mit einer Abgasleitung 3 verbunden.

Der Innenmantel 3 ist mit radialem Abstand von einem Gehäuse­ mantel 10 umgeben, so daß ein mit einer Austrittsöffnung 11 und einer Eintrittsöffnung 12 für die zu erhitzende Luft versehener Ringraum 13 gebildet ist, der die Rauchgasrohre 4 aufnimmt. Die beiden Luftöffnungen 11 und 12 des Ringraums 13 sind axial ge­ richtet. Die zu erhitzende Luft strömt wie dargestellt im Ge­ genstrom zum Rauchgas innerhalb der Rauchgasrohre 4.

Im Ringraum 13 sind kegelstumpfförmige Führungsflächen 9 ange­ ordnet, welche die Luft in verstärktem Maße und mit erhöhter Geschwindigkeit auf die Rauchgasrohre 4 lenken. Die hintere Führungsfläche 9 ist im Bereich der brennkammernahen Enden 6 der Rauchgasrohre 4 angeordnet.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erhitzen von Luft, insbesondere der Umluft von Trockenöfen, mit einer von einem zylindrischen Innen­ mantel (3) umgrenzten Brennkammer (2), die von einem zwi­ schen dem Innenmantel (3) und einem Gehäusemantel (10) ge­ bildeten Ringraum (13) umschlossen ist, am einen Ende einen Brenner (1) aufweist und am anderen Ende in Strömungsverbin­ dung mit einem Kranz von Rauchgasrohren (4) steht, die sich parallel zur Brennkammerachse durch den Ringraum (13) zu einer Abgasleitung (8) erstrecken, wobei der Ringraum (13) an seinen entgegengesetzten Enden eine Eintrittsöffnung (12) bzw. eine Austrittsöffnung (11) für die zu erhitzende Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die brennkammer­ nahen Enden (6) der Rauchgasrohre (4) in einem Bereich des Ringraums (13) vor der Luftaustrittsöffnung (11) angeordnet sind, wobei der Querschnitt des Ringraums (13) an dieser Stelle verengt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brennkammernahen Enden (6) der Rauchgasrohre (4) radial einwärts gebogen sind und durch Umfangsöffnungen des Innen­ mantels (3) mit der Brennkammer (2) in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum (13) wenigstens eine geneigte Führungsflä­ che (9) angeordnet ist, welche die zu erhitzende Luft auf die brennkammernahen Enden (6) der Rauchgasrohre (4) lenkt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Zylinderform abweichende Gehäusemantel (10) eine Querschnittsverengung des Ringraums (13) im Bereich der brennkammernahen Enden (6) der Rauch­ gasrohre (4) bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (13) axial gerichtete of­ fene Enden als Eintrittsöffnung (12) bzw. Austrittsöffnung (11) für die zu erhitzende Luft aufweist.