DE911903C

DE911903C - Steam or hot water boiler, oven or the like for high gas speed

Info

Publication number: DE911903C
Application number: DEA13430A
Authority: DE
Inventors: John Anders Rydberg
Original assignee: Gustavsbergs Fabriker AB
Current assignee: Gustavsbergs Fabriker AB
Priority date: 1951-05-30
Filing date: 1951-05-30
Publication date: 1954-05-20

Description

Dampf- oder Warmwasserkessel, Ofen od. dgl. für hohe Gasgeschwindigkeit Ein in einem Gehäuse rotierendes Zellenrad wird bei Gasturbinen, Wärmepumpen usw. benutzt, um Gas von einer niedrigeren Druckstufe heraufzufördern, das Gas zu verdichten und in einer höheren Druckstufe gegen Gas in einem anderen Zustand und in anderer Menge auszutauschen. Dieses Gas wird dann unter Ausdehnung nach der unteren Druckstufe zurückgeführt, von welcher es im Austausch gegen das erstgenannte Gas abgegeben wird. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, wobei vor allen Dingen an einen Dampfkessel, Warmwasserkessel, einen Ofen od. dgl. gedacht ist, deren Feuerraum unter Druck steht, rotiert ein Zellenrad in einem Gehäuse, welches mit zwei Paar Öffnungen versehen ist. Das Zellenrad kann so ausgeführt sein, daß das Gas veranlaßt wird, radial durch die Zellen des Rades zu strömen; doch können diese auch so angeordnet sein, daß das Gas axial oder in anderer Weise hindurchströmt. Durch die eine Öffnung des einen Offnungspaares des Rades strömt Luft in die Zellen ein, wobei die Luft das Gas verdrängt, das sich schon in den Zellen befindet, und dieses strömt dann durch die andere Öffnung des öffnungspaares aus. Bei seiner Drehung führt das Zellenrad die in die Zellen hineingekommene Luft nach einer Öffnung des anderen öffnungspaares, in der heiße Verbrennungsgase durch eine Leitung von dem Feuerraum hineinkommen. Die aus der letztgenannten Öffnung kommenden Verbrennungsgase drängen die Luft durch die andere dazugehörige Öffnung hinaus und nehmen die Stelle der Luft im Zellenrad ein. Die Luft strömt darauf durch eine Leitung nach dem Feuerraum, in dem sie als Verbrennungsluft dient. Die in das Zellenrad eingetretenen heißen Gase gehen mit dem Zellenrad nach dem vorgenannten öffnungspaar und strömen dort durch einen Kanal nach einer wärmeaufnehmenden, z. B. aus wassergekühlten Kanälen bestehenden Heizfläche.Steam or hot water boiler, oven or the like for high gas velocities A cell wheel rotating in a housing is used in gas turbines, heat pumps, etc. used to raise gas from a lower pressure level to compress the gas and in a higher pressure stage against gas in another state and in another Exchange amount. This gas is then expanding after the lower pressure stage returned, from which it is released in exchange for the former gas will. In a known device of this type, above all to one Steam boiler, hot water boiler, an oven or the like. Is intended whose combustion chamber is under pressure, rotates a cellular wheel in a housing, which with two pairs Openings is provided. The star feeder can be designed to induce the gas will flow radially through the cells of the wheel; but these can also be arranged in this way be that the gas flows axially or in some other way. Through one opening of one pair of openings in the wheel, air flows into the cells, with the air displaces the gas that is already in the cells, and this then flows through the other opening of the opening pair. The bucket wheel guides it when it rotates the air that has entered the cells after opening the other pair of openings, in which hot combustion gases come in through a duct from the furnace. The combustion gases coming from the latter opening force the air through the other corresponding opening and take the place of the air in the cellular wheel a. The air then flows through a duct to the combustion chamber, where it is used as Combustion air is used. The hot gases that have entered the cell wheel go with it the cellular wheel after the aforementioned pair of openings and flow through there a Channel after a heat-absorbing, z. B. consisting of water-cooled channels Heating surface.

Die Luftmenge, die vom Zellenrad nach dem Feuerraum geleitet wird, ist gleich der Gasmenge, die durch das Zellenrad von dem Feuerraum hinweggeführt wird. Da jedoch die aus dem Feuerraum kommenden Gase eine höhere Temperatur und infolgedessen bei demselben Druck ein niedrigeres spezifisches Gewicht als die zugeführte Luft haben, steigt der Druck im Feuerraum, bis das spezifische Gewicht der entweichenden Gase und der zugeführten Luft gleich wird. Bei den in Frage kommenden Temperaturen erhält man dabei einige Atmosphären überdruck in dem Feuerraum.The amount of air that is directed from the cellular wheel to the combustion chamber, is equal to the amount of gas that is carried away from the combustion chamber by the cellular wheel will. However, since the gases coming from the combustion chamber have a higher temperature and consequently, at the same pressure, a specific gravity lower than that supplied If there is air, the pressure in the combustion chamber rises until the specific gravity of the escaping Gases and the supplied air becomes the same. At the temperatures in question you get a few atmospheres overpressure in the furnace.

Bei dem Austausch von Luft gegen Verbrennungsgase, der im Zellenrad an den mit dem Feuerraum in Verbindung stehenden Öffnungen erfolgt, wird die Luft auf den Druck im Feuerraum verdichtet.When air is exchanged for combustion gases in the cell wheel takes place at the openings in connection with the combustion chamber, the air compressed to the pressure in the combustion chamber.

Das Gas, das durch die mit den wärmeaufnehmenden Kanälen in Verbindung stehende Öffnung ausströmt, hat teils eine hohe Geschwindigkeit, teils einen Druck, der etwas höher als der atmosphärische Druck ist. Man kann nach dem Ausströmen auch in einem Diffusor einen Teil der Geschwindigkeit in Druck umsetzen. Die indem Gas enthaltene Kraft kann ausgenutzt werden, um mit hoher Geschwindigkeit das Gas durch die Rauchkanäle zu treiben, die eine Heizfläche bilden. Hierbei erhält man eine hohe Wärmeübertragung und für eine gewisse Wärmeleistung eine billige Heizfläche. Die erwähnteVorrichtung ist jedoch, hauptsächlich weil die Verluste sehr groß werden und die beabsichtigte Leistung im großen und ganzen ausbleibt, nicht zur Anwendung für den hier angegebenen Zweck gekommen. Bei Wärmepumpen und Gasturbinen ist sie ebenfalls bekannt und auch angewendet worden.The gas that communicates with the heat-absorbing channels through the standing opening flows out, has partly a high speed, partly a pressure, which is slightly higher than atmospheric pressure. You can also after the outflow convert part of the velocity into pressure in a diffuser. The adding gas The power contained can be used to push the gas through at high speed to drive the smoke channels that form a heating surface. Here you get a high heat transfer and a cheap heating surface for a certain heat output. However, the aforementioned device is mainly because the losses become very large and the intended performance by and large fails to apply came for the purpose stated here. With heat pumps and gas turbines it is also known and also been used.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfkessel, Warmwasserkessel, Ofen oder eine ähnliche Vorrichtung, bei denen die Verbrennungsgase im Feuerraum einen höheren Druck als in den wärmeaufnehmenden Teilen haben. Der Druckunterschied wird durch ein drehbares Zellenrad bewirkt, dessen Zellen während der Drehung heißes Gas aus dem Feuerraum bei höherem Druck aufnehmen, dieses heiße Gas gegen dieselbe Menge kälteres und schwereres Gas bei niedrigerem Druck austauschen und dieses kältere Gas zu der höheren Druckstufe zurückführen. Hier wird der Gasinhalt der Zellen von neuem gegen das heiße Gas aus dem Feuerraum ausgetauscht, so daß von der niedrigeren Druckstufe nach der höheren eine größere Gewichtsmenge Gas als in umgekehrter Richtung übergeführt wird. Der Gasüberschuß, der im Feuerraum durch die Förderung von Gas von der niedrigeren zur höheren Druckstufe entsteht, wird unmittelbar von dem höheren Druck im Feuerraum auf den niedrigeren Druck in den wärmeaufnehmenden Teilen der Anlage zurückgebracht. Nach der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Gasüberschuß als treibendes Mittel in einer Strahlpumpe benutzt wird, um die von dem Zellenrad kommenden heißen Gase anzusaugen und zu verdichten. Die gesamte Gasmenge wird dann mit hoher Geschwindigkeit durch die Gaskanäle in die wärmeaufnehmenden Teile der Anlage gedrückt.The invention relates to a steam boiler, hot water boiler, Furnace or similar device in which the combustion gases are in the combustion chamber have a higher pressure than in the heat-absorbing parts. The pressure difference is effected by a rotating cellular wheel, the cells of which become hot during rotation Take up gas from the furnace at a higher pressure, this hot gas against the same Exchange the amount of colder and heavier gas at lower pressure and this colder Return gas to the higher pressure level. This is where the gas content of the cells is from again exchanged for the hot gas from the firebox, so that from the lower one Pressure stage after the higher a larger amount of gas by weight than in the opposite direction is convicted. The excess gas that is produced in the combustion chamber by pumping gas which arises from the lower to the higher pressure level becomes immediately from the higher Pressure in the combustion chamber to the lower pressure in the heat-absorbing parts of the Plant returned. According to the invention, the device is characterized in that that the excess gas is used as a propellant in a jet pump to sucking in and compressing the hot gases coming from the cellular wheel. The whole The amount of gas is then at high speed through the gas channels into the heat-absorbing Parts of the plant pressed.

Diese Vorrichtung kann mit Mitteln zum Abzapfen von Gas aus dem Zellenrad während der Bewegung der Zellen von der höheren zur niedrigeren Druckstufe versehen sein, so daß dieses Gas nach der Ausdehnung auf die niedrigere Druckstufe sich dazu verwenden läßt, mit einer Strahlpumpe das in einer niedrigeren Druckstufe aus dem Zellenrad ausströmende heiße Gas vorzuverdichten.This device can be equipped with means for tapping gas from the cellular wheel provided during the movement of the cells from the higher to the lower pressure level be, so that this gas after expanding to the lower pressure level to do so can use, with a jet pump that in a lower pressure level from the Pre-compression of the hot gas flowing out of the rotary valve.

Die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, daß der Druck im Feuerraum höher als der atmosphärische Druck ist und in den Rauchkanälen atmosphärischer oder etwa atmosphärischer Druck herrscht. Wahlweise kann auch atmosphärischer oder etwa atmosphärischer Druck im Feuerraum aufrechterhalten werden, während der Druck in den Rauchkanälen niedriger ist.The device can be designed so that the pressure in the furnace higher than atmospheric pressure and more atmospheric or in the smoke ducts about atmospheric pressure prevails. Optionally can also be more atmospheric or about atmospheric pressure can be maintained in the furnace while the pressure is in the smoke ducts is lower.

Es ist angebracht, daß der Teil der Verbrennungsgase aus dem Feuerraum, der am Zellenrad vorbeigeführt wird, eine höhere Temperatur hat als die Gase, 'die durch das Zellenrad geleitet werden.It is advisable that the part of the combustion gases from the combustion chamber which is led past the cell wheel, has a higher temperature than the gases, 'which be passed through the cellular wheel.

Die Anordnung einer Strahlpumpe hat in diesem Zusammenhang wesentliche Vorteile. Aus dem Zellenrad kommt das Gas bei niedrigerem Druck, etwa bei atmosphärischem Druck, heraus und besitzt nur eine geringe Energie in Form einer gewissen Geschwindigkeit. Wird dieses Gas durch wärmeaufnehmende Teile, z. B. Rauchgaskanäle, in einen Kessel geleitet, so wird die Wärmeübertragung gering sein. Das unmittelbar vom Feuerraum kommende Gas hat eine weit höhere Energie und gibt an das vom Zellenrad kommende Gas Druck-bzw. Bewegungsenergie ab. Mittels der Strahlpumpe werden die Gase überdies miteinander gemischt und mit hoher Geschwindigkeit durch die Rauchgaskanäle des Kessels gepreßt, wobei die hohe Geschwindigkeit eine gute Wärmeübertragung sichert und die erforderliche Heizfläche vermindert.The arrangement of a jet pump is essential in this context Advantages. The gas comes out of the cellular wheel at a lower pressure, such as atmospheric Pressure, out and has only a small amount of energy in the form of a certain speed. If this gas is passed through heat-absorbing parts, e.g. B. flue gas ducts in a boiler conducted, the heat transfer will be low. That directly from the firebox The incoming gas has a much higher energy and gives it to the incoming gas from the cellular wheel Gas pressure or Kinetic energy. The gases are also released by means of the jet pump mixed with each other and at high speed through the smoke ducts of the Pressed boiler, whereby the high speed ensures a good heat transfer and the required heating surface is reduced.

Die Vorrichtung ist an einigen in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The device is shown schematically at some in the drawing Embodiments described in more detail.

Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung; Fig. -, zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Zellenrades; Fig. 5 zeigt eine Ausführung des Zellenrades in einem Querschnitt längs dessen Welle; Fig.6 zeigt dasselbe Zellenrad in einem Querschnitt, winkelrecht zu der Welle.Fig. I shows an embodiment of the device; Fig. - shows another embodiment of the device; Figs. 3 and 4 show details of the Cell wheel; Fig. 5 shows an embodiment of the cellular wheel in a longitudinal cross section its wave; 6 shows the same cellular wheel in a cross section, at right angles to the wave.

Bei der in Fig. i gezeigten Vorrichtung dreht sich ein Zellenrad in einem Gehäuse z, welches öffnungen 3, 4, 5 und 6 aufweist. Das Zellenrad ist so ausgeführt, daß das Gas radial durch die Zellen des Rades strömen kann. Durch die Öffnung 3 im Gehäuse strömt Luft in die Zellen ein und verdrängt dabei das in den Zellen befindliche Gas durch die Öffnung 4. Das Zellenrad dreht sich in Pfeilrichtung und nimmt die in die Zellen eingetretene Luft mit zur Öffnung 5, durch welche heiße Verbrennungsgase vom Feuerraum 7 eintreten. Der Feuerraum kann wassergekühlt oder die Temperatur der Rauchgase einer dem Kessel nachgeschalteten Heizfläche angepaßt sein. Die von der Öffnung 5 kommenden Verbrennungsgase drängen die Luft durch die Öffnung 6 hinaus und nehmen die Stelle der Luft im Zellenrad ein. Die Luft strömt weiter durch die Leitung 8 zum Feuerraum 7, in dem sie als Verbrennungsluft benutzt wird. Die in das Zellenrad bei 5 hereinkommenden heißen Gase gehen im Zellenrad mit bis 4 und entweichen dort durch einen Kanal 9 nach einer wärmeaufnehmenden, z. B. aus wassergekühlten Kanälen bestehenden Heizfläche 1o.In the device shown in Fig. I, a cellular wheel rotates in a housing z, which has openings 3, 4, 5 and 6. The cell wheel is like that carried out that the gas can flow radially through the cells of the wheel. Through the Opening 3 in the housing allows air to flow into the cells, displacing it into the Gas in cells through opening 4. The cell wheel rotates moves in the direction of the arrow and takes the air that has entered the cells with it to the opening 5, through which hot combustion gases from the furnace 7 enter. The firebox can be water-cooled or the temperature of the flue gases in a downstream boiler Be adapted to the heating surface. The combustion gases coming from the opening 5 push the air out through the opening 6 and take the place of the air in the cellular wheel a. The air flows on through the line 8 to the furnace 7, in which it is used as Combustion air is used. The ones entering the cell wheel at 5 are called Gases go in the cell wheel with up to 4 and escape there through a channel 9 to one heat-absorbing, e.g. B. from water-cooled channels existing heating surface 1o.

Beim Austausch von Luft gegen Verbrennungsgase, der im Zellenrad bei den Öffnungen 5 und 6 erfolgt, wird Luft auf den Druck im Feuerraum verdichtet. Fig. 3 zeigt im einzelnen, wie diese Verdichtung durchgeführt werden kann. Wenn die Zellen nach der Kanalmündung 5 zu an der Kante 1 i geöffnet werden, strömt das unter Druck stehende Gas von 5 in die Zellen hinein und verdichtet die Luft.When air is exchanged for combustion gases, which occurs in the cell wheel the openings 5 and 6 takes place, air is compressed to the pressure in the furnace. Fig. 3 shows in detail how this compression can be carried out. if the cells after the channel mouth 5 are opened at the edge 1 i, the flows pressurized gas from 5 enters the cells and compresses the air.

Eine Druckwelle entsteht, die, wenn die Zelle sich dreht, die punktierte Linie 11-12 entlang läuft. Wenn die Druckwelle an der Außenseite des Rades angelangt ist, öffnen sich die Zellen an der Kante 12. Nach der Druckwelle, die mit einer größeren Geschwindigkeit als die Schallgeschwindigkeit fortschreitet, strömt das Gas mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Druckwelle ein. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zellenrades und die Größe der Öffnung 6 sind so zur Strömungsgeschwindigkeit des Gases abgepaßt, daß, wenn das Gas durch die Zellen hindurchgegangen ist und die Luft vollständig verdrängt hat, die Ausströmseite der Zellen durch die Kante 13 geschlossen wird. Kurz bevor die Ausströmöffnung der Zellen durch die Kante 13 geschlossen wird, wird die Einströmöffnung durch die Kante 14 geschlossen. Dabei entsteht eine Verdünnungswelle, die die Linie 1d.-13 entlang läuft und die die Ausströmseite der Zellen gerade erreicht, wenn die Auströmöffnung geschlossen wird. Nachdem die Zellenausströmöffnung bei 13 geschlossen ist, befindet sich der Zelleninhalt in Ruhe bei einem Druck, der niedriger als der Druck im Feuerraum ist. Wahlweise kann auch Kante 13 vor Kante 14 schließen. Dann erhält man eine Verdichtungswelle, die das Gas in den Zellen verdichtet. In diesem Fall ist es gleichgültig, welchen Verlauf man wählt, wenn nur die Bewegungsenergie des Gases benutzt wird, bevor die Zellen sich ganz schließen. Beim Gasaustausch wird die Luft teils bis auf den im Feuerraum herrschenden Druck verdichtet, teils erhält die Luft die Bewegungsenergie, die zum Überwinden des Widerstandes im Kanal 8 und im Feuerraum erforderlich ist.A pressure wave is created which, when the cell rotates, punctures the one Runs along line 11-12. When the pressure wave reaches the outside of the wheel is, the cells open at the edge 12. After the pressure wave, which with a greater speed than the speed of sound advances, the flows Gas at a slower rate than the pressure wave. The speed of rotation of the bucket wheel and the size of the opening 6 are so related to the flow rate of the gas adjusted that when the gas has passed through the cells and the air has completely displaced, the outflow side of the cells through the edge 13 is closed. Just before the outflow opening of the cells through the edge 13 is closed, the inflow opening is closed by the edge 14. Included a dilution wave is created, which runs along the line 1d.-13 and which is the outflow side of cells just reached when the outlet opening is closed. after the Cell outflow opening is closed at 13, the cell contents are in Rest at a pressure lower than the pressure in the furnace. Optionally can also close edge 13 before edge 14. Then you get a compression wave that the gas is compressed in the cells. In this case it doesn't matter which course one chooses if only the kinetic energy of the gas is used before the cells close completely. When gas is exchanged, the air is partly reduced to that in the combustion chamber The prevailing pressure is compressed, the air partly receives the kinetic energy necessary for the Overcoming the resistance in channel 8 and in the furnace is required.

Nachdem das Gas ganz eingeschlossen ist, ereignet sich nichts, bevor die Zellen die Öffnungen 3 und 4 erreichen. Der Verlauf an diesen Öffnungen geht aus Fig. 4 hervor. Wenn die Zellen an der Kante 15 vorbeikommen, werden sie gegen den niedrigeren Druck hin in Öffnung 4 geöffnet. Eine Verdünnungswelle läuft durch die Zellen die Linie 15-r6 entlang, und das Gas strömt durch Öffnung aus. Wenn die Zellen an Kante 16 vorbei sind, ist der ganze Zelleninhalt in Bewegung gekommen, weshalb das Gas anfängt, die Zellen zu verlassen und durch Luft über Öffnung 3 ersetzt wird. Der Druck in Öffnung 4 ist etwas höher als in Öffnung 3, so daß das Gas allmählich verzögert wird. Bei der Kante 17 sind die Zellen ganz mit Luft gefüllt; deren Austrittsseite wird geschlossen. Wenn der Luftstrom plötzlich gebremst wird, entsteht eine Druckwelle, die an der Linie 17-18 rückwärts läuft. Bei 18 ist der ganze Zelleninhalt auf einen Druck verdichtet, der etwas höher als der atmosphärische Druck ist. Die Kante 18 schließt die Einströmseite der Zellen, und die Zellen bewegen sich weiter nach den Öffnungen 5 und 6, wobei der Vorgang sich wiederholt.After the gas is completely trapped, nothing happens before the cells reach openings 3 and 4. The course at these openings goes from FIG. 4. When the cells get past the edge 15, they become against the lower pressure is opened in port 4. A wave of dilution goes through the cells along line 15-r6 and the gas flows out through orifice. If the Cells have passed edge 16, the entire cell content has started moving, therefore the gas begins to leave the cells and is replaced by air via port 3 will. The pressure in opening 4 is slightly higher than in opening 3, so that the gas gradually is delayed. At the edge 17 the cells are completely filled with air; their exit side will be closed. When the air flow is suddenly slowed down, a pressure wave is created, which runs backwards on line 17-18. At 18 the whole cell content is in one Compressed pressure that is slightly higher than atmospheric pressure. The edge 18 closes the upstream side of the cells, and the cells continue to move towards the Openings 5 and 6, the process being repeated.

Indessen strömen nicht alle Verbrennungsgase vom Feuerraum 7 durch das Zellenrad 1 bei der Vorrichtung, sondern ein Teil der Gase strömt durch die Leitung 19 nach einer Strahlpumpe 2o, die aus einem Mundstück 21 besteht, durch das .sich die Verbrennungsgase bei Geschwindigkeitszunahme auf einen Druck ausdehnen, der dem atmosphärischen Druck nahe kommt. Ein Mischteil 22 und ein Diffusor 25 gehören ferner zur Strahlpumpe, die durch eine Leitung 24 die vom Zellenrad durch die Öffnung 4 ausströmenden heißen Gase ansaugt. Im Mischteil 22 werden die aus dem Zellenrad und unmittelbar aus dem Feuerraum kommenden Gase gemischt, und die Geschwindigkeit wird dann zum größten Teil im Diffusor 23 in Druck umgesetzt. Die Gase werden dann unter großer Geschwindigkeit durch die Kanäle 1o gedrückt, die die Heizfläche bilden.In the meantime, not all of the combustion gases flow through from the combustion chamber 7 the bucket wheel 1 in the device, but part of the gases flows through the Line 19 to a jet pump 2o, which consists of a mouthpiece 21, through that .the combustion gases expand to a pressure when the speed increases, which is close to atmospheric pressure. A mixing part 22 and a diffuser 25 belong also to the jet pump, which is carried by a line 24 from the star feeder through the opening 4 sucking out hot gases. In the mixing part 22 are those from the cellular wheel and gases coming directly from the furnace are mixed, and the speed is then for the most part converted into pressure in the diffuser 23. The gases are then pushed at great speed through the channels 1o, which form the heating surface.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist mehrere Verbesserungen der bekannten Vorrichtung dieser Art auf. Bei dieser Vorrichtung gehen alle Verbrennungsgase durch das Zellenrad. Der Überdruck wird im Feuerraum hoch und bei einer Abgastemperatur von iooo° C zwischen 3 und 4 Atm. betragen. Dieser hohe Überdruck ist mit Rücksicht auf Leckverluste ungünstig. Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann hingegen der Überdruck im Feuerraum verändert werden. Das günstigste Betriebsergebnis wird bei einem Überdruck von etwa 1 Atrn. erzielt.The device of Fig. 1 has several improvements to the known ones Device of this type. With this device all combustion gases go through the cell wheel. The overpressure becomes high in the combustion chamber and at an exhaust gas temperature of 100 ° C between 3 and 4 atm. be. This high overpressure is with consideration unfavorable to leakage losses. In the device shown in Fig. 1, however, can the overpressure in the combustion chamber can be changed. The most favorable operating result will be at an overpressure of about 1 Atrn. achieved.

Bei der bekannten Vorrichtung müssen die Gase beim Durchgang durch die Anlage Verdichtungs-oder Ausdehnungswellen viermal nacheinander durchlaufen. Bei einem Druckverhältnis von i : 4 ist der Druckverlust in jeder Druckwelle etwa 20°/0. Es muß außerdem mit bedeutenden Verlusten im Einlaß und Auslaß des Zellenrades und in den er forderlichen Diffusoren usw. gerechnet werden. Der Wirkungsgrad, den man mit dem bisher angewandten Verfahren erzielen kann, ist daher niedrig. Er wird etwa unter 400/0 liegen. Mit der Vorrichtung nach Fig. i werden bessere Ergebnisse schon deshalb erzielt, weil der Druck im Feuerraum niedriger ist. Das Druckverhältnis in den Verdichtungs- und Ausdehnungswellen wird kleiner, was die Verluste in diesen stark vermindert. Der hauptsächliche Gewinn liegt jedoch darin, daß nur ein kleinerer Teil der Gase durch das Zellenrad geht. Die übrigen gehen durch die Leitung i9 und in der Strahlpumpe unmittelbar in hohe Geschwindigkeit über. Strahlpumpen arbeiten in den meisten Fällen mit schlechtem Wirkungsgrad; doch liegen nach der Erfindung die Verhältnisse günstig, weil man mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit bei dem durch die Leitung 24 ankommenden getriebenen Mittel rechnen kann. In der Annahme, daß die treibende und die getriebene Gasmenge gleich groß sind und daß das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten des treibenden und des getriebenen Gases gleich zwei ist, was ungefähr den wirklichen Verhältnissen entspricht, wird der Wirkungsgrad der Strahlpumpe ausschließlich der Diffusorverluste über 70 (/o. Man kann also mit der Vorrichtung nach Fig. i einen bedeutend besseren Wirkungsgrad erhalten, als dies mit der früher benutzten Vorrichtung möglich ist. Wenn nur ein kleinerer Teil des Gases durch das Zellenrad geht, ist man nicht mehr davon abhängig, ob die Verdichtungs- und Ausdehnungswellen in richtiger Weise verlaufen. Es stellt sich heraus, daß man sogar ganz von diesem Verlauf absehen kann und gute Ergebnisse erhält, auch wenn das Zellenrad als einfache Gasschleuse arbeitet, die das heiße Gas von der höheren Druckstufe nach der niedrigeren und dieselbe Menge kaltes Gas in entgegengesetzter Richtung durchschleust.In the known device, the gases must pass through pass through the plant compression or expansion waves four times in succession. At a pressure ratio of i: 4, the pressure loss in each pressure wave is approximately 20 ° / 0. It must also have significant losses in the inlet and outlet of the bucket wheel and in the necessary diffusers etc. are expected. The efficiency the one can achieve with the method used so far is therefore low. He will are roughly below 400/0. With the device according to FIG Better results are achieved because the pressure in the combustion chamber is lower is. The pressure ratio in the compression and expansion waves becomes smaller, which greatly reduces the losses in these. The main gain, however, lies in that only a smaller part of the gases goes through the bucket wheel. The remaining go through line i9 and in the jet pump immediately at high speed above. In most cases, jet pumps work with poor efficiency; but According to the invention, the conditions are favorable because one is relatively with high velocity in the propelled medium arriving through line 24 can count. Assuming that the driving and the driven amount of gas are the same are great and that the ratio between the speeds of the driving and of the driven gas is equal to two, which is roughly the real proportions corresponds, the efficiency of the jet pump is exclusively the diffuser losses over 70 (/ o. With the device according to FIG Maintain efficiency than is possible with the previously used device. If only a smaller part of the gas goes through the cell wheel, you are no more depends on whether the compression and expansion waves are running correctly. It turns out that this course can even be completely disregarded and good Gets results even if the rotary valve works as a simple gas lock, the the hot gas from the higher pressure level to the lower and the same amount pass cold gas in the opposite direction.

Die Anwendung einer Strahlpumpe nach Fig. i bringt jedoch noch andere Vorteile mit sich. Das Zellenrad hält nicht allzu hohe Temperaturen aus, so daß Gase von einem größeren Feuerraum nicht unmittelbar in das Zellenrad eingelassen werden können, ohne herabgekühlt zu sein. Es braucht dabei nur ein kleinerer Teil der Gase aus den angegebenen Gründen herabgekühlt zu werden. Die Tatsache, daß durch die Strahlpumpe Gase mit höherer Temperatur gehen können als durch das Zellenrad, ist ein weiterer Vorteil. Die ganze ausgewertete Energiemenge, d. h. der -Jberdruck, der vor der Heizfläche io zur Verfügung steht, steigert sich sehr schnell, wenn die Temperatur in Leitung ig steigt.However, the use of a jet pump according to FIG. 1 also brings other things Advantages with itself. The cell wheel does not withstand too high temperatures, so that Gases from a larger combustion chamber are not let into the cellular wheel directly without being chilled down. It only takes a smaller part of the gases to be cooled down for the reasons given. The fact that through the jet pump can pass gases at a higher temperature than through the cell wheel, is another benefit. The total amount of energy evaluated, d. H. the overpressure, which is available in front of the heating surface io increases very quickly if the temperature in line ig rises.

Bauliche und andere Schwierigkeiten können vorkommen beim Ausnutzen der Geschwindigkeit der vom Zellenrad durch die Öffnung 4 ausströmenden Gase. Dafür kann die.Energie des Gases in den ankommenden Zellen dadurch ausgenutzt werden, daß unter Ausgleich des Druckes Gas von den Zellen durch eine Leitung 25 abgezapft und über die Leitung 24 in eine Strahlpumpe ausgeblasen wird, die das bei 4 herauskommende Gas ansaugt und ihm eine gewisse Geschwindigkeit vor dem Eintritt in die Strahlpuznpe 2o gibt.Structural and other difficulties can arise when exploiting the property the speed of the gases flowing out of the cellular wheel through the opening 4. Therefore the energy of the gas in the incoming cells can be used that gas is drawn off from the cells through a line 25 while the pressure is equalized and is blown out via the line 24 into a jet pump, which is the one coming out at 4 Sucks in gas and gives it a certain speed before entering the jet pump 2o there.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung der Erfindung arbeitet in der gleichen Weise wie die Vorrichtung nach Fig. i mit einem höheren Druck im Feuerraum und einem niedrigeren Druck in den Rauchgaskanälen, die die Heizfläche bilden. Während aber bei der Vorrichtung nach Fig. i die Rauchgaskanäle mit der Außenluft verbunden sind, ist nach Fig. 2 der Feuerraum 7 durch eine Einströmöffnung 26 unmittelbar mit der Außenluft verbunden, so daß im Feuerraum atmosphärischer Druck und in den Rauchgaskanälen io Unterdruck herrscht.The apparatus of the invention shown in Fig. 2 operates in the same way as the device according to Fig. i with a higher pressure in the furnace and a lower pressure in the flue gas channels that form the heating surface. While but in the device according to FIG. i, the flue gas ducts are connected to the outside air are, according to FIG. 2, the combustion chamber 7 is directly through an inflow opening 26 connected to the outside air, so that in the combustion chamber atmospheric pressure and in the Flue gas ducts OK negative pressure prevails.

Die Vorrichtung nach Fig.2 arbeitet in folgender Weise. Die Verbrennungsluft kommt durch die Einlaßöffnung 26 in den Feuerraum. Von hier geht ein Teil der Verbrennungsgase durch die Öffnung 5 nach dem Zellenrad i. Dabei wird das vorher im Zellenrad befindliche Gas durch die Öffnung 6 ins Freie verdrängt. Das Gas geht dann mit dem drehbaren Zellenrad nach Öffnung 4, von der es unter Ausdehnung auf den niedrigeren Druck ausströmt, der in den Rauchgaskanälen herrscht. Ein anderer Teil der Rauchgase strömt durch die Leitung ig nach der Strahlpumpe 2o. Mit Hilfe der in der Strahlpumpe 2o erzeugten Drucksteigerung wird das Gas mit hoher Geschwindigkeit durch die eine Heizfläche bildenden Kanäle io gedrückt, in denen das Gas auf niedrigeTemperatur, z. B. 15o-- C, abgekühlt wird. Das Gas strömt dann durch eine Leitung 27 und die Öffnung 3 nach dem Zellenrad, in dem es das bei 4 aus dem Zellenrad entweichende Gas ersetzt. Die abgekühlten Rauchgase gehen dann mit dem Zellenrad nach Stellung 5, 6, in der Gas mit höherem Druck eindringt und das Gas auf atmosphärischen Druck verdichtet und durch die Öffnung 4 ins Freie hinausdrängt.The device of Figure 2 operates in the following way. The combustion air comes through the inlet opening 26 into the furnace. Some of the combustion gases go from here through the opening 5 after the bucket wheel i. This is what was previously in the cell wheel Gas displaced through the opening 6 to the outside. The gas then goes with the rotatable one Cell wheel after opening 4 from which it is expanding to the lower pressure flows out, which prevails in the flue gas ducts. Another part of the flue gases flows through the line ig after the jet pump 2o. With the help of the in the jet pump 2o generated pressure increase is the gas at high speed through the one Channels forming the heating surface, in which the gas is z. B. 15o - C, is cooled. The gas then flows through a line 27 and the Opening 3 after the cellular wheel, in which there is the escaping at 4 from the cellular wheel Gas replaced. The cooled flue gases then go to position with the cell wheel 5, 6, in which gas penetrates at higher pressure and the gas at atmospheric pressure compressed and forced out through the opening 4 into the open air.

Der eigentliche Unterschied zwischen den Vorrichtungen nach Fig. i und .2 besteht darin, daß die bei der ersten Vorrichtung bei 3 einströmende Luft in der letzten durch abgekühltes Rauchgas ersetzt wird. Wenn bei der Vorrichtung nach Fig.2 die Rauchgase in den Kanälen der Heizfläche auf die Temperatur der Außenluft herabgekühlt werden könnten, würden beide Vorrichtungen dieselbe Leistung hergeben. Dadurch, daß die Temperatur der durch die Öffnung 3 in das Zellenrad eintretenden Gase höher ist als die Temperatur der Außenluft, wird die nützliche Drucksteigerungsleistung bei der Vorrichtung nach Fig.2 etwas niedriger als bei der nach Fig. i. Mit angemessenen und brauchbaren Werten für die Gastemperaturen kann bei der Vorrichtung nach Fig. i für die Kanäle der Heizfläche ein Druck von jooo mm Wassersäule erreicht werden, während bei der Vorrichtung nach Fig. 2 der entsprechende Druck nur eine Höhe von iöoo mm Wassersäule erreicht.The actual difference between the devices according to FIG and .2 is that the air flowing in at 3 in the first device in the last is replaced by cooled flue gas. If at the device According to Figure 2, the flue gases in the channels of the heating surface to the temperature of the outside air could be cooled down, both devices would give the same performance. In that the temperature of the entering through the opening 3 in the cellular wheel Gases higher than the outside air temperature, the useful pressure boosting performance in the device according to Figure 2 slightly lower than in the case of Fig. i. With reasonable and useful values for the gas temperatures can be found in the device according to Fig. i a pressure of jooo mm water column can be achieved for the channels of the heating surface, while in the device according to FIG. 2, the corresponding pressure is only an amount of 100 mm water column reached.

Die Strahlpumpen, die Leitungen, das Gehäuse um das Zellenrad usw. können luft- oder wassergekühlt sein. Das Zellenrad kann aus feuerfestem Werkstoff hergestellt und ganz oder wenigstens die Welle durch durchströmendes Wasser oder Luft gekühlt sein.The jet pumps, the lines, the housing around the rotary valve, etc. can be air or water cooled. The cell wheel can be made of refractory material produced and wholly or at least the wave by flowing water or Air cooled.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform der Zellenradvorrichtung. In dieser ist i das drehbare Zellenrad, 2 das Gehäuse mit Einström- und Ausströmöffnungen 3, 4, 5 und 6; 28 sind mit umlaufendem Kühlwasser gefüllte Hohlräume.Figs. 5 and 6 show an embodiment of the bucket wheel device. In this i is the rotatable cell wheel, 2 the housing with inflow and outflow openings 3, 4, 5 and 6; 28 are cavities filled with circulating cooling water.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Steam or hot water boilers, stoves or similar devices in which the combustion gases in the combustion chamber have a higher pressure than in the heat-absorbing parts and the pressure difference is achieved by a rotating cellular wheel, the cells of which take in hot gas from the combustion chamber at a higher pressure while rotating , exchange for the same amount of colder gas at lower pressure and return this colder gas to the higher pressure stage, in which the gas content of the cells is again exchanged for hot gas from the furnace, so that from the lower pressure stage to the higher a greater amount of gas than transferred in the opposite direction and the excess gas that arises in the furnace through the promotion of gas from a lower to a higher pressure stage, is returned directly from the higher pressure in the furnace to the lower pressure in the heat-absorbing parts of the device, characterized in that the Gas excess as a driving means in a jet pump (2o, 21) is used to forward the cell wheel (i) next as a driving means in a jet pump hot USS - gases to aspirate and compress. The entire amount of gas is then pressed at high speed through gas channels into the heat-absorbing parts of the system.

2. Apparatus according to claim i, characterized by means, for. B. Leadership (25), for drawing off gas from the bucket wheel (i) while the cells are moving the higher after the lower pressure level, so that this gas after the expansion can be used for the lower pressure level with a jet pump (24, 25) the to precompress the hot gas flowing out of the cellular wheel (i) in a lower pressure stage.

3. Apparatus according to claim i or 2, characterized in that the flue gas channels (io) are directly connected to the atmosphere while the pressure is in the furnace higher than atmospheric pressure (Fig. i).

4. Apparatus according to claim i or 2, characterized in that the furnace (7), for. B. through line (26), with the atmosphere is directly connected, while the pressure in the flue gas ducts (io) is lower than atmospheric pressure (Fig. 2).

5. Device after one of claims i to 4, characterized in that the combustion chamber (7) through the Cell wheel (i) directed combustion gases through an upstream of the cell wheel Flow cooling arrangement (28) (Fig. 5).