SE430920B

SE430920B - FLOW HEATER WITH RESONANCE ABSORBATOR

Info

Publication number: SE430920B
Application number: SE7810242A
Authority: SE
Inventors: F Haag; P Bongartz; P Roth
Original assignee: Motan Gmbh
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1983-12-19
Also published as: DE2744450C2; NL7809989A; FR2404811B1; FR2404811A1; NO783162L; NL185419C; IT1098949B; CH635916A5; IT7828178A0; SE7810242L; DE2744450A1

Description

10 15 20 25 30 35 40 7810242-'5 de i synnerhet vid start av brännaren uppkommande men i vissa fall även av oregelbunden bränsletillförsel orsakade tryckstötarna i förbränningskammaren ej inverkar på avgaspelaren i avgasledningen och att en i möjligaste mån laminär strömning hos förbrännings- gaserna kan upprätthållas. 10 15 20 25 30 35 40 7810242-'5 they arise especially at the start of the burner but in some cases also due to irregular fuel supply caused the pressure surges in the combustion chamber does not act on the exhaust column in the exhaust line and that, as far as possible, a laminar flow of the combustion the gases can be maintained.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att värmaren utformas i enlighet med det oberoende patentkravet.This object is solved according to the invention by the heater designed in accordance with the independent patent claim.

Vid den uppfinningsenliga genomströmningsvärmaren kan en särskilt effektiv strypzon uppnås på ett konstruktivt enkelt sätt om det mellan insidan på husväggen och kanten på omlänkningsbottnen finns en spalt på nâgra få tiondels millimeter. Den som skruv- spiralformig rörslinga utformade värmeväxlaren övertäcker galler- artat den till huset anslutna avgaskanalen och bildar därigenom en aperiodisk dämpning för det annars möjliga svängningssystemet mellan avgasröret och brännkammaren och det direkt till denna anslutande, en andra svängningskammare bildande omlänkningsrummet för förbränningsgaserna. nen mellan husets ändvägg och omlänknings- bottnen liggande svängningskammaren förmår utsuga och absorbera de av brännaren eller brännarflamman orsakade tryckstötarna, så att dessa inte kan inverka på avgaspelaren.In the flow heater according to the invention, one can particularly effective throttling zone is achieved in a constructively simple manner about it between the inside of the house wall and the edge of the diversion bottom there is a gap of a few tenths of a millimeter. The one that screw- helical tubular loop heat exchanger covers the grille shaped the exhaust duct connected to the house and thereby forms an aperiodic damping for the otherwise possible oscillation system between the exhaust pipe and the combustion chamber and directly to it connecting, a second pivot chamber forming the deflection chamber for the combustion gases. between the end wall of the house and the diversion the bottom-lying oscillation chamber is capable of extracting and absorbing the pressure shocks caused by the burner or burner flame, so that these can not affect the exhaust column.

Ytterligare kännetecken och lämpliga utföringsformer framgår av de beroende patentkraven i anslutning till den som exempel valda utföringsform som beskrivs nedan med hänvisning till ritningarna.Additional features and suitable embodiments appear of the dependent claims in connection therewith it as an example selected embodiment described below with reference to the drawings.

Fig. l visar i vertikalt längdsnitt, delvis schematiserat, en i enlighet med uppfinningen utförd genomströmningsvärmare; Fig. 2 visar med ännu större grad av schematisering genom- strömningsvärmaren i fig. l i längdsnitt; Fig. 3 är en symbolbild som tjänar till att förklara verknings- sättet för den enligt uppfinningen anordnade svängningskammaren; Fig. 4 visar i större skala en i fig. l med X betecknad för- värmare för bränslet.Fig. 1 shows in vertical longitudinal section, partly schematic, a flow heater constructed in accordance with the invention; Fig. 2 shows with an even greater degree of schematisation the flow heater of Fig. 1 in longitudinal section; Fig. 3 is a symbolic image which serves to explain the the method of the oscillation chamber arranged according to the invention; Fig. 4 shows on a larger scale a device indicated in Fig. 1 by X heater for the fuel.

Den visade genomströmningsvärmaren är avsedd för drift med mineralolja och har en fläktbrännare l, som skjuter in i den övre ändzonen av en stående cylindrisk brännkammare 2, varvid för- bränningsgaserna 3 lämnar brännaren l rotationssymmetriskt med avseende på brännkammarens geometriska axel. Brännkammaren 2 är öppen vid sin undre ände och begränsas radiellt av en kammarmantel 4. En yttre husvägg 6 är koaxiell med kammarmanteln 4 och anordnad på radiellt avstånd från denna. I det mellan kamarmanteln 4 och 10 15 _ 20 25 30 35 40 7810242-3 husväggen 6 bildade ringrummet 7 finns en i sitt undre parti som tvâlagrig eller dubbel skruvspiral utformad, som värmeväxlare tjänande rörslinga 8. Genom en inloppsstuts 9 och ett till- ledningsrör 10 strömmar vatten in i rörslingan 8; vattnet tjänar som värmebärare för ett i övrigt ej visat uppvärmningssystem och transporteras av en likaledes ej visad cirkulationspump.The flow heater shown is intended for operation with mineral oil and has a fan burner l, which projects into the upper the end zone of a standing cylindrical combustion chamber 2, wherein the combustion gases 3 leave the burner 1 rotationally symmetrical with respect to the geometric axis of the combustion chamber. Combustion chamber 2 is open at its lower end and radially bounded by a chamber sheath 4. An outer housing wall 6 is coaxial with the chamber jacket 4 and arranged at a radial distance from it. In it between the chamber jacket 4 and 10 15 _ 20 25 30 35 40 7810242-3 the house wall 7 formed the annulus 7 there is one in its lower part which two-bearing or double screw coil designed as a heat exchanger serving pipe loop 8. Through an inlet nozzle 9 and a supply conduit 10 flows water into the pipe loop 8; the water serves as a heat carrier for an otherwise not shown heating system and is transported by a similarly shown circulation pump.

Vattnet genomströmmar rörslingan 8 och upphettas därvid, varefter det lämnar rörslingan under förmedling av en i fig. 1 vid X antydd förvärmare, vilken visas närmare i fig. 4. Det värmda vattnet leds därvid till ett utloppsrör ll och lämnar brännaranläggningen genom en utloppsstuts 12.The water flows through the pipe loop 8 and is thereby heated, after which it leaves the tube loop while transmitting one indicated in Fig. 1 at X preheater, which is shown in more detail in Fig. 4. The heated water is then led to an outlet pipe ll and leaves the burner plant through an outlet nozzle 12.

De av fläktbrännaren l alstrade förbrännings- och avgaserna strömmar genom ringrummet 7 och avger därvid en stor del av sitt värme till det genom rörslingan 8 strömmande vattnet. Ungefär i höjd med brännaren l finns i husväggen 6 en ej betecknad utlopps- öppning för avgaserna 13, som bortförs från brännaranläggningen genom en med avseende på diameter och längd till de i varje sär- skilt fall rådande förhållandena anpassad avgasledning 14.The combustion and exhaust gases generated by the fan burner l flows through the annulus 7 and thereby emits a large part of its heat to the water flowing through the pipe loop 8. About i height with the burner 1, there is in the house wall 6 an unnamed outlet opening for the exhaust gases 13, which are removed from the burner plant by one with respect to the diameter and length of those in each separate case prevailing conditions adapted exhaust line 14.

För uppnâende av en miljövänlig förbränning är det nödvändigt att de från fläktbrännaren l utgående förbrännings- eller av- gaserna störs så litet som möjligt i sin laminära strömning. Det kan dock inte undvikas att brännaren eller brännarflamman upp- bygger korta tryckstötar vid start av brännaranläggningen och i vissa fall även vid exempelvis av ångblåsor i brännoljan orsakad oregelbunden bränsletillförsel. Dessa tryckstötar får ej komma in i avgasledningen. Av denna anledning finns mellan den yttre hus- ändväggen 15 och den undre, öppna änden på brännkammaren 2 en tvärs mot brännkamarens geometriska axel förlöpande omlänknings- botten 16 på litet axiellt avstånd från ändväggen 15. Denna om- länkningsbotten l6 begränsar det till brännkammaren 2 anslutande omlänkningsrummet l7 samtidigt som den mot ändväggen 15 kvarlämnar en som utsugningsresonator verkande svängningskammare 18.It is necessary to achieve an environmentally friendly combustion that the combustion or exhaust emanating from the fan burner 1 the gases are disturbed as little as possible in their laminar flow. The however, it cannot be avoided that the burner or burner flame builds short pressure surges at the start of the burner system and in some cases also caused by, for example, steam bubbles in the fuel oil irregular fuel supply. These pressure shocks must not come into the exhaust line. For this reason, between the outer housing the end wall 15 and the lower, open end of the combustion chamber 2 a transverse deflection of the combustion chamber of the combustion chamber bottom 16 at a small axial distance from the end wall 15. This circumference the link bottom 16 limits it to the combustion chamber 2 connecting the deflection space 17 at the same time as it leaves against the end wall 15 an oscillation chamber acting as an extraction resonator 18.

I fig. 2 är det som första tonkammare verksama inre utrymmet i brännkammaren 2 betecknat med Vl. Till tonkammaren V1 ansluter sig nedåt en andra tonkammare V2, som bildas av det ovannämnda omlänkningsrummet 17 och det uppåt anslutande ringrummet 7. Den under omlänkningsbottnen 16 befintliga svängningskammaren 18 är betecknad med V3 i fig. 2 och 3. Som framgår av fig. 3 är denna svängningskammare V3 under förmedling av en dämpningskanal 20 förbunden med de båda första tonkamrarna Vl och V2. Dämpnings- 10 15 20 25 30 35 40 781-92 42- 'å kanalen 20 bildar en strypzon, genom vilken strömning kan ske i varvid efter det ställe 22 där inströmningen i svängningskammaren 18, V3 sker trycket hos en tryckvåg faller kraftigt, så att praktiskt taget ingen ström- ning kan ske i den motsatta riktningen. vid den som exempel visade utföringsformen finns för upp- nående av en sådan, i fig. 3 vid 20 antydd strypzon en ringspalt husväggen 6 och kanten på omlänkningsbottnen den av en pil 21 markerade riktningen, 24 mellan insidan på 16. Denna spalt har en radiell bredd på några få tiondels milli- meter, i den visade utföringsformen ca. 0,5 m. Det axiella djupet på svängningskammaren 18 är därvid åtminstone ungefär avstämt till resonans med tonkammaren V1, dvs. brännkammarvolymen, och volymen hos den andra tonkammaren V2, som bildas av ringrummet 7 ocn om- länkningsrummet 17. För den eftersträvade bortkopplingen av av- gasledningen 14 sörjer därvid den i ringrummet 7 placerade rör- slingan 8, som gallerartat täcker den ej närmare betecknade ut- loppsöppningen för avgaserna l3. ' Med omlänkningsbottnen 16 uppnås inte endast en aperiodisk koppling och avstämning av den som utsugningsresonator verksamma svängningskammaren 18. Omlänkningsbottnen 16 tjänar nämligen samtidigt som strålningsskydd för den på axiellt avstånd anordnade husändväggen 15. Dessutom verkar omlänkningsbottnen 16 som kondensatförångare, i synnerhet under startförloppet och under uppvärmningsfasen, då värmeväxlaren genomströmmas av kallt, ännu ej värmt vatten.In Fig. 2, the inner space acts as the first tone chamber in the combustion chamber 2 denoted by Vl. To the tone chamber V1 connects down a second tone chamber V2, which is formed by the above the diversion chamber 17 and the upwardly connecting annulus 7. The below the deflection bottom 16 the existing oscillation chamber 18 is denoted by V3 in Figs. 2 and 3. As shown in Fig. 3, this is oscillation chamber V3 during transmission of a damping channel 20 connected to the first two tone chambers V1 and V2. Damping 10 15 20 25 30 35 40 781-92 42- 'å the channel 20 forms a restriction zone through which flow can take place wherein after that place 22 where the inflow into the oscillation chamber 18, V3 takes place at the pressure of a pressure wave drops sharply, so that virtually no current can take place in the opposite direction. in the exemplary embodiment is available for reaching such a restriction zone, indicated in Fig. 3 at 20 by a restricted zone house wall 6 and the edge of the diversion base the direction marked by an arrow 21, 24 between the inside of 16. This gap has a radial width of a few tenths of a billion meters, in the embodiment shown approx. 0.5 m. The axial depth on the oscillation chamber 18 is then at least approximately tuned to resonance with the tone chamber V1, i.e. the combustion chamber volume, and the volume of the second tone chamber V2, which is formed by the annulus 7 and link room 17. For the desired disconnection of the the gas line 14 thereby provides the pipe placed in the annulus 7 loop 8, which grille-like covers the non-specified designation the exhaust opening for the exhaust gases l3. ' With the deflection bottom 16, not only an aperiodic is achieved connection and tuning of the person operating as an extraction resonator the oscillation chamber 18. Namely, the deflection bottom 16 serves at the same time as radiation protection for the axially spaced the house end wall 15. In addition, the deflection bottom 16 acts as condensate evaporators, in particular during the starting process and during the heating phase, when the heat exchanger is passed through by cold, yet not hot water.

För att en strömningstekniskt förmånlig, i det närmaste turbulensfri omlänkning av förbränningsgaserna 3 i omlänkningszonen 17 skall uppnås finns i centrum av omlänkningsbottnen 16 en konisk förhöjning 25, vars avrundade spets är riktad mot brännaren l. I denna upphöjning ingriper underifrån en stagningsstav 26, som stöder mot husändväggen l5.In order to be technically advantageous, in the near future turbulence-free diversion of the combustion gases 3 in the diversion zone 17 is to be achieved there is in the center of the deflection bottom 16 a conical elevation 25, the rounded tip of which is directed towards the burner 1.I this elevation engages from below a brace 26, which supports against the house end wall l5.

För att bränsle skall sparas är vid den visade utföringsformen sörjt för att den till brännaren l strömmande brännoljan har konstant temperatur, så att en god förbränning säkerställs och därigenom en betydande bränslebesparing uppnås. För detta ändamål finns den i fig. l med X betecknade förvärmaren, som visas närmare i fig. 4. Brännaren l suger bränsle från en bränsletank 27 genom ett sugrör 28, och detta bränsle kommer genom en tilloppsledning 29 till förvärmaren,-som innehåller en varmvattenutloppsröret ll tätt omslutande värmespiral 30. Denna består av ett kopparrör, som 10 15 20 25 30 35 40 7810242-5 med flera varv är lindat kring utloppsröret ll och står i värme- ledande förbindelse, exempelvis genom lödning, med detta. Den kalla brännoljan strömmar till värmespiralen 30 genom ett stryp- organ 31, som bildas av en ej närmare betecknad, i värmespiral- röret inskjuten och dettas genomströmningstvärsnitt förminskande ring.In order to save fuel is in the embodiment shown provided that the fuel oil flowing to the burner l constant temperature, so that a good combustion is ensured and thereby achieving significant fuel savings. For this purpose there is the preheater denoted by X in Fig. 1, which is shown in more detail in Fig. 4. The burner 1 sucks fuel from a fuel tank 27 through a suction pipe 28, and this fuel passes through a supply line 29 to the preheater, which contains a hot water outlet pipe ll tightly enclosing heating coil 30. This consists of a copper pipe, which 10 15 20 25 30 35 40 7810242-5 with several turns is wound around the outlet pipe ll and is in heat conductive connection, for example by soldering, with this. The cold fuel oil flows to the heating coil 30 through a choke means 31, which is formed by a not further specified, in the heating coil the tube is inserted and its flow cross-section is reduced ring.

Sedan brännoljan har strömmat genom värmespiralen 30 kommer den värmda brännoljan in i en direkt till brännaren l ansluten tilloppsledning 33 som står i direkt värmeledande förbindelse med en oljetermostat 34. Denna kan på känt sätt vara utförd som vaxtermostat eller som bimetalltermostat och står under förmedling av ett länksystem 35 i förbindelse med manöverorganet 36 på en ventil 37, som kan vara utförd som kikventil eller membranventil och är insatt i en shuntledning 38 kopplad parallellt med värme- spiralen 30. När det i rörslingans 8 utloppsrör ll strömmande hetvattnet genom värmeväxling har värmt den genom värmespiralen 30 strömmande brännoljan till 20°C, öppnar termostaten 34 ventilen 37 så mycket, att värmespiralen genomströmmas av endast en så stor mängd brännolja att vid blandningen av den av värmespiralen upphettade delströmen och den via ventilen 37 direkt till till- loppsledningen 33 gående delströmmen brännoljetemperaturen i tiiloppsieaningen hålls vid ca. 25°c.After the fuel oil has flowed through the heating coil 30 comes the heated fuel oil into one directly connected to the burner l supply line 33 which is in direct heat-conducting connection with an oil thermostat 34. This can in a known manner be designed as plant thermostat or as a bimetal thermostat and is under mediation of a link system 35 in communication with the actuator 36 on a valve 37, which may be designed as a peel valve or diaphragm valve and is inserted into a shunt line 38 connected in parallel with the heating the spiral 30. When it flows in the outlet pipe ll of the pipe loop 8 the hot water by heat exchange has heated it through the heating coil Flowing the fuel oil to 20 ° C, the thermostat 34 opens the valve 37 so much that the heating coil is traversed by only one such large amount of fuel oil that in the mixture of that of the heating coil heated substream and that via valve 37 directly to the supply the overhead line 33 going downstream the fuel oil temperature in the supply is kept at approx. 25 ° c.

För att vid igângsättning av brännaranläggningen från kallt tillstånd brännoljan så snabbt som möjligt skall nå den efter- strävade konstanta temperaturen på ca. 25oC, även om det i ut- loppsröret ll innanför värmespiralen 30 strömmande vattnet ej har nått denna temperatur, finns vid den visade utföringsformen en elektrisk värmare 40 inkopplad i en andra tilloppsledning 41 till brännaren l. Den elektriska värmaren 40 hålls dock ansluten till ett ej visat strömförsörjningsnät endast tills en vid 42 antydd förvärmningstermostat reagerar. Så snart brännaren l har kommit igång och kan leverera varmvatten av tillräckligt hög temperatur, exempelvis minst 30°C, hålls den elektriska värmaren 40 varaktigt bortkopplad, och istället används det alstrade varm- vattnet för värmning av brännoljan i den i fig. 4 visade förvärmaren.To start the burner system from cold condition the fuel oil must reach the required aimed at the constant temperature of approx. 25 ° C, although in the flue pipe 11 inside the heating coil 30 does not flow the water has reached this temperature, is present in the embodiment shown an electric heater 40 connected to a second supply line 41 to the burner l. However, the electric heater 40 is kept connected to a power supply network not shown only until one at 42 indicated preheating thermostat reacts. As soon as the burner l has started and can deliver hot water of sufficiently high temperature, for example at least 30 ° C, the electric heater is kept Permanently disconnected, and instead the generated heat the water for heating the fuel oil in the preheater shown in Fig. 4.

I fig. l betecknar 43 en glycerinmanometer, som sitter på inloppsstutsen 9. Efter inloppsstutsen 9 avgrenar sig ett bland- ningsbatteri 44, som är termostatstyrt och leder till en i ut- loppsröret ll liggande flervägskran 45. Med denna samverkar ett relä 46 i en tvåstegstermostat, som i ett första steg håller 7810242-5 10 15 brännaren på 60 000 värmeenheter och i ett andra brännarsteg på 90 000 värmeenheter. Förutom denna automatiska inställning av utgångstemperaturen, som kan_avläsas på en termometer 47, även möjlighet att inställa denna temperatur för hand medelst en spak 48.på en trevägskulventil 49. Med ventilen 49 kan en direkt förbindning åstadkomas mellan inloppsstutsen och utloppsstutsen 12, varvid mängden av det tillblandade kallvattnet kan inställas. finns I fig. l finns dessutom två strömningskopplare 50 och 51, av vilka den första är avsedd för 500 liter per timme och den andra är avsedd för l 200 liter per timme.In Fig. 1, 43 denotes a glycerin manometer sitting on inlet nozzle 9. After inlet nozzle 9 a mixed branch branches off. battery 44, which is thermostatically controlled and leads to a the flue pipe ll horizontal multi-way crane 45. With this cooperates a relay 46 in a two-stage thermostat, which in a first stage holds 7810242-5 10 15 the burner of 60,000 heating units and in a second burner stage of 90,000 heating units. In addition to this automatic setting of the outlet temperature, which can be read on a thermometer 47, also the possibility to set this temperature by hand by means of a lever 48.on a three-way ball valve 49. With the valve 49 one can directly connection is made between the inlet nozzle and the outlet nozzle 12, whereby the amount of the mixed cold water can be adjusted. available Fig. 1 also shows two flow couplers 50 and 51, of which the first is intended for 500 liters per hour and the second is designed for l 200 liters per hour.

Den särskilda fördelen med den beskrivna genomströmnings- värmaren är att den arbetar bränslesparande under alla förekommande driftsförhållanden, efter start från kallt tillstånd mycket snabbt uppnår sina optimala driftsbetingelser, detta tack vare den elektriska förvärmningen av bränslet, och sedan automatiskt håller bränsletemperaturen konstant, varvid efter det att förbränningen har kommit igång det för bränslets förvärmning erforderliga värmet tas från brännaren och det av denna värmda vattnet, så att elektrisk energi sparas.The particular advantage of the described flow-through the heater is that it works fuel-saving during all occurrences operating conditions, after starting from a cold state very quickly achieves its optimal operating conditions, thanks to it electric preheating of the fuel, and then automatically holds the fuel temperature constant, whereby after the combustion has started the heat required for preheating the fuel taken from the burner and that of this heated water, so that electrical energy is saved.

Claims

7810242-5 PATENT CLAIMS

Flow-through heaters intended to be operated with liquid fuel, in particular mineral oil, which heater has a cylindrical or prismatic combustion chamber, which at one end contains a fan burner and which is limited by a combustion jacket open at the opposite combustion end, and a combustion chamber enclosing heat exchanger, which is located in an annulus between the combustion chamber jacket and an outer housing wall, this housing wall containing a deflection space for the combustion gases limited by a deflection space of the combustion gases extending across the geometric axis of the combustion chamber extending transversely to the combustion chamber geometric axis. from the deflection base (16) there is an outer housing end wall (15), which together with the deflection bottom (16) and the outer housing wall (6) encloses an oscillation chamber (18) acting as an extraction resonator (V3), which is connected to the deflection chamber (V2, l7) through an acoustic-pneumatic throttling zone (20,24).

Flow heater according to claim 1, characterized in that to obtain the throttle zone (20) a gap (24) of a few tenths of a millimeter is arranged between the inside of the outer housing wall (6) and the edge of the deflection bottom (16).

Flow heater according to Claim 2, characterized in that the deflection base (16) in its center portion has an elevation (25) directed towards the burner (1).

Flow-through heater according to one of Claims 1 to 3, characterized by a preheater (X), which carries a heating coil (30) flowing through at least a partial flow of the fuel and sitting in parallel with the hot water outlet line (11) and a parallel connection with this arranged valve (37), which valve is operable by means of a thermostat (34), which keeps the fuel flowing to the burner at a preset preheating temperature.

5. A flow heater according to claim 4, characterized in that in a supply line to the heating coil (30) there is a choke (31), from which a connecting line (38) going to the valve (37) branches off.

Flow-through heater according to one of Claims 1 to 5, characterized in that for the cold start of the burner nozzle (1) there is an electric heater (40) for the fuel.

Flow heater according to claim 6, characterized by a preheating thermostat connected to the electric heater (40), which switches off the electric heater when a certain preheating temperature and / or a certain minimum temperature is reached thereon. from the flow heater outgoing water.