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Feuerraumumgrenzung In Feuerungen für verschiedene Zwecke, wie z.
B. solche für Dampf- oder Warmwasseranlagen, wird im Verbrennungsraum der Brennkammer
mit Rücksicht auf die zulässige Temperatur der Umfassungswände die Feuerraumtemperatur
nach Möglichkeit begrenzt. Zu diesem Zwecke wird ein großer Teil der Wärme dem Feuerraum
durch Strahlung entnommen. Die die Strahlungswärme aufnehmenden und diese an das
wärmeabführende Mittel (Gase oder Flüssigkeiten) übertragenden Rohre sind dabei
mit den verschiedensten Einrichtungen, wie Verkleidungsplatten oder Verkleidungskörpern,
versehen, die eine bessere Wärmeaufnahme und Verteilung ermöglichen sollen. An den
der Wärmestrahlung der Feuerung besonders stark ausgesetzten Stellen deckt man z.
B. Teile der Umkleidungskörper mit Schamotte oder ähnlichem ab, um dort den Wärmeübergang
herabzudrücken und örtliche überhitzungen zu vermeiden. Dadurch wird aber nicht
die Wärmeverteilung auf der ganzen Länge des Verkleidungskörpers so geregelt, daß
Temperaturänderungen in diesen gleichmäßig eintreten.
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Solche und ähnliche Einrichtungen machen es deshalb nach wie vor ,erforderlich,
daß der Fluß des wärmeabführenden Mittels in den Rohren ständig dem jeweiligen Zustand
der Verbrennung angepaßt wird bzw., da der jeweilige Belastungszustand einer Anlage
jeweils einen bestimmten Fluß erfordert, die Verbrennnung diesem Fluß entsprechend
ständig nachgeregelt wird, der Beharrungszustand also ständig wiederhergestellt
wird. Eine Unterbrechung des Flusses erfordert auch eine sofortige Unterbrechung
der Verbrennung, sonst treten übertemperaturen und damit vorzeitige Zerstörungen
auf.
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Durch vorliegende Erfindung ist es ermöglicht, den Fluß des wärmeabführenden
Mittels in den Rohren der jeweiligen Belastung der Anlage entsprechend, unabhängig
vom Zustand der Feuerung, zu regeln. Es kann somit auch bei brennender Feuerung
der Fluß längere Zeit unterbrochen sein, ohne daß Übertemperaturen eintreten. Ferner
kann der Fluß, also die Wärmeabführung, bei ruhender Verbrennung in regelbarer Menge
längere Zeit aufrechterhalten werden. Die ständige Wiederherstellung des Beharrungszustandes
ist also nicht erforderlich. Es ist also eine zeitliche Unabhängigkeit vom Zustand
der Feuerung erreicht, wie sie bisher nur bei den bekannten Gleichdruck- bzw. Gefälledampfspeichern
besteht.
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Die Erfindung besteht darin, daß die den Feuerraum ganz oder teilweise
bildenden kasten- oder röhrenförmigen Elemente ganz oder teilweise mit solchen schmelzbaren
Speicherstoffen oder Gemischen dieser Stoffe gefüllt sind, die es gestatten, längere
Zeit Wärme ohne Temperaturerhöhung aufzunehmen,
also puffernd wirken.
In dem schmelzbaren Speicherstoff sind die das wärmeabführende Mittel (Gase oder
Flüssigkeiten) führenden Rohre oder Kanäle so gebettet und geführt, daß sie Wärme
nur aus dem Speicherstoff aufnehmen und bei der Wärmeentnahme Temperaturerniedrigungen
bzw. die Erstarrung des Speicherstoffes gleichmäßig eintreten. Es sind ferner den
dem Feuerraum zugewendeten Seiten der Elemente Stoffe verschiedener Dicke oder verschiedener
Aufnahmefähigkeit für Strahlungswärme so vorgeschaltet, daß unabhängig von der Temperaturverteilung
im Feuerraum Temperaturänderungen bzw. der Eintritt der Schmelzung der Speichermasse
gleichmäßig eintreten.
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Durch in die Speichermasse eingebettete Thermostaten kann die Brennstoff-
oder die Luftzuführung bzw. beide zusammen durch Impulse aus der Temperatur der
Speichermasse unmittelbar oder über übertragungseinrichtungen bekannter Art so geregelt
werden, daß die Verbrennung bei beendeter Schmelzung infolge der dann eintretenden
Temperaturerhöhung immer mehr gedrosselt und beim Zurückgehen der Temperatur auf
die Schmelztemperatur wieder eingeleitet wird. Die Regelung kann aber auch durch
Einfügen einer Sperrung so erfolgen, daß erst nach Unterschreiten der Erstarrungstemperatur
die Verbrennung wieder eingeleitet wird. Durch diese letztere Anordnung kann bei
Anwendung von festen Brennstoffen das Feuer in gleichmäßigerem Brand erhalten, die
Feuerraumbelastung also lange Zeit erhalten und damit der Wirkungsgrad verbessert
werden. Dieser gleichmäßige Betrieb der Feuerung wird auch bei stärksten Belastungsänderungen
nicht erschüttert, diese haben nur einen Einfluß auf die Dauer der Wiederaufheizungszeiten.
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In Verbindung mit der an sich bekannten Vorwärmung der Verbrennungsluft
durch die Restwärme der abziehenden Heizgase ist es möglich, Anlagen gemäß der Erfindung
in sich selbständig mit bestem Wirkungsgrad für alle Wärmebedarfs- und Kraftzwecke
zu betreiben, es können aber auch weitere Wärmeumformer, wie es z. B. in Dampferzeugungsanlagen
üblich ist, in den Heizgasstrom nachgeschaltet werden. Besonders einfach gestaltet
sich die Darripferzeugung nach dem Grenzdampfverfahren, da die Wärmeaustauschtemperaturen
ohne besondere Regeleinrichtungen in einfachster Weise oberhalb der kritischen Temperatur
eingehalten werden können. Dampferhitzung, auch mehrfache, ist durch einfaches Einfügen
weiterer Rohre oder Kanäle in den schmelzbaren Speicherstoff ermöglicht. Für ortsbewegliche
Kraftanlagen, z. B. für Fahrzeuge, ist ständig eine über die Feuerungsleistung wesentlich
erhöhte Anfahrleistung aus der Speicherung verfügbar, und für Tauchboote werden
besondere Akkumulatoren zur Unterwasserfahrt überflüssig.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt in einem waagerechten Schnitt die Feuerraumumgrenzung
mit den kastenförmigen Speicherelementen und .
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Abb. a einen senkrechten Schnitt quer zum Schnitt der Abb. i.
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Abb.3 zeigt die Abdeckung einer dem Feuerraum zugewendeten Seite der
Speicherelemente.
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Abb. q. zeigt eine Anordnung röhrenförmiger Speicherelemente vor der
Feuerraumwand.
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Abb.5 zeigt eine Anordnung der Rohre bzw. Kanäle in einem kastenförmigen
Speicherelement.
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Die Feuerung (Abb. i und 2), die hier beispielsweise als Rostfeuerung
mit dem Rost 3 dargestellt ist, aber auch in jeder andern bekannten Weise für feste
oder flüssige Brennstoffe ausgeführt sein kann, strahlt in bekannter Weise die Wärme
von der Brennstoffschicht und der darüber befindlichen Gassäule den an den Seitenwänden
und der Decke befindlichen Speicherelementen i zu, die hier vor den Wänden z der
Feuerung angeordnet sind. Aus der Feuerung gelangen die Heizgase in den Kanal q.,
aus dem sie den weiteren Wärmeumformern und dem Schornstein zugeleitet werden.
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Abb. a zeigt die Anordnung eines Thermostaten 5 in der Speichermasse
des Speicherelementes i. Die punktierten Linien stellen die Übertragungseinrichtungen
bekannter Art zur Verbindung des Thermostaten 5 mit den Regeleinrichtungen bekannter
Art 8 zur Regelung der Brennstoff- und Luftzuführung dar.
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Abb. 3 zeigt eine Anordnung zur Erzielung des gleichzeitigen Temperaturanstiegs
in der schmelzbaren Speichermasse. Die Pfeile stellen eine Temperaturverteilung
mit höheren Temperaturen unten und niederen Temperaturen. oben dar. Das Speicherelement
i zeigt unten und oben gleichmäßige Dicke. Um den unten stärkeren Wärmeübergang
zu verringern und in diesem Falle den an allen Stellen gleichmäßig stark erforderlichen
Wärmeübergang in die Speichermasse zu erzielen, besitzt die vorgeschaltete Schicht
6 von unten nach oben abnehmende Dicke, so daß der Wärmedurchgang überall der gleiche
ist. Zur Erzielung derselben Wirkung kann aber auch die Schicht 6 weggelassen sein
und die Oberfläche 7 des Speicherelementes
r mit Stoffen verschiedener
Aufnahmefähigkeit für Strahlungswärme so bedeckt sein, daß von unten verlaufend
die Strahlungskonstante größer wird, so daß gleiche Wärmemengen übergehen. Es können
auch beide Arten der Regelung gleichzeitig Anwendung finden.
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Abb. 5 zeigt ein Beispiel für die Anordnung der die Wärme entziehenden
Rohre 9 in den Speicherelementen. Sie zeigt eine Doppelrohrschlange, bei der zwischen
je zwei Längsrohren des abfallenden Stranges je ein Längsrohr des aufsteigenden
Stranges liegt. Punktiert eingezeichnet sind ferner zwei Einzelrohrschlangen, die
in der gleichen Weise ineinanderliegen und von denen die eine den.abfallenden und
die andere den aufsteigenden Strang bildet.
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Bei der Anordnung als Doppelrohrschlange wird beispielsweise im abfallenden
Strang das oben eintretende kalte Mittel infolge des größeren Temperaturunterschiedes
zwischen ihm und der Rohrwand mehr Wärme aufnehmen als beim. Austritt an der gleichen
Stelle des aufsteigenden Stranges. Das Mittel zwischen beiden Wärmeaufnahmen entspricht
aber der Wärmeaufnahme im unteren Teil. Dem Speicherelement wird somit die Wärme
gleichmäßig entzogen. Die gleiche gleichmäßige Wärmeentziehung findet bei den Doppelrohrschlangen
statt.