DE2548540B2 - Brennkammer für einen Flüssigkeitserhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für einen Flüssigkeitserhitzer, mit einer Vorderwand, einer Rückwand und Seitenwänden, mit mindestens einem in der Bodenwand angeordneten, zur Rückwand gerichte- so ten Brenner sowie mit Flüssigkeitsrohren und mit mindestens einem Abgasstutzen.

Bei einer bekannten Brennkammer dieser Art sind die Seitenwände durch einen inneren Wassermantel gebildet, der mit Durchbrechungen versehen ist oder aus Rohrringen oder Rohrschrauben besteht. Dieser innere Wassermantel ist von einem äußeren Wassermantel umgeben, wobei in dem Rvim zwischen den Wassermänteln der Abgasstutzen angeschlossen ist. Der Brenner ist gegen die den inneren Wassermantel abschließende Rückwand gerichtet. Die Brenngase gehen aufgeteilt durch die Öffnungen des inneren Wassermantels in den Raum zwischen den beiden Wassermänteln und von dort direkt in den Abgasstutzen. Dies ergibt noch keine maximal günstige Auirnutzung der im Rauchgasstrom enthaltenen Wärme (DE-OS 14 54 465).

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie IH-III der Fig. 1,

Fig.4 eine Vorderansicht eines Schnittes nach der Linie IV-IV der F ig. 3,

Fig.5 eine Vorderansicht eines Schnittes einer zweiten Ausführungsform der Brennkammer,

Fig.6 einen Querschnitt nach der Linie VI-Vl der Fig. 5.

Es seien zunächst die F i g. 1 bis 4 besprochen. Die dargestellte Brennkammer 18 weist eine rechteckige Vorderwand 12, eine rechteckige Rückwand 14 und vier rechteckige Seitenwände 16 und 17 auf. Eine Mehrzahl von Flüssigkeitsrohren 20 ist innerhalb der Brennkammer 18 parallel zueinander und parallel zu zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 16 angeordnet und miteinander durch Umkehrkrümmer 22 verbunden. Wie man am besten aus den F i g. 3 und 4 ersieht, sind die Flüssigkeitsrohre 20 zweckmäßig in zwei Rohrlagen 25 und 27 aufgeteilt, die an gegenüberliegenden Seiten der Brennkammer 18 angeordnet sind, so daß ein von Flüssigkeitsrohren freier Raum zwischen der Vorderwand 12 und der Rückwand 14 der Brennkammer 18 geschaffen wird. Jede der Rohrlagen 25 und 27 weist einen Einlaßstutzen 24 und einen Auslaßstutzen 26 auf, die durch eine der Seitenwände der Brennkammer 18 gehen.

Zwei Hochleistungsbrenner 30 sind an der Vorderwand 12 zwischen den Seitenwänden 17 angeordnet, und erzeugen heiße Verbrennungsgase, die mit einer relativ hohen Geschwindigkeit unter Überdruck in die Brennkammer strömen.

Jeder Brenner 30 enthält einen Einlaßstutzen 32 für die Verbrennungsluft, der mit einer Druck-Luft-Leitung

verbunden ist, etwa mit einem Gebläse (nicht dargestellt), und besitzt einen Gaseinlall stutzen 34, der mit einer Gas-Leitung verbunden ist Instrumente und Steuerungseinrichtungen (nicht claurgeste.'lt) sind in Verbindung mit dem Brenner 30 vorgesehen, so daß Brennstoff und Verbrennungsluft einer im wesentlichen stöchiometrischen Mischung zugelihrt werden. Innerhalb der Brenner 30 findet eine im wesentlichen vollkommene Verbrennung der Mischung statt, wodurch Rauc^gasströme von verhältnismäßig hoher ι ο Geschwindigkeit durch die Brennkammer 18 in Richtung auf die Rückwand 14 gefördert werden.

Zwei Ablenkplatten. 36 sind im unteren Teil der Brennkammer 18 parallel zur Vorderwand angeordnet Jede Ablenkplatte 36 ist rechteckig gestaltet und is dichtend, z. B. durch Schweißen, an drei Seiten an den Seitenwänden 16,17 befestigt wobei die Ablenkplatten an gegenüberliegenden Seiten der Brennkammer 18 angeordnet sind, so daß sie eine rechteckige öffnung offenlassen, die über den Brennern 3W verläuft

Die Ablenkplatten 36 bilden mit der Vorderwand 12 eine Saminelkammer 38. Die unteren Teile der Rohrlagen 25 und 27 sind in dieser Sammelkammer 38 angeordnet wie es aus Fig.2 ersichtlich ist Zwei Abgasstutzen 40 sind an den Seiten wänden 17 durch Flansche 42 angebracht, die mit der Slammelkammer 38 in Verbindung stehen, so daß die Verbrennungsgase, die aus der Brennkammer 18 abgezogen! werden, gezwungen sind, durch die Sammelkammer 3IK zu fließen.

Innerhalb der Brennkammer 18 :sind zwei langtestreckte konkav-kovexgeformte Ablenkplatten 44 angeordnet wobei die Konkavflächen gegen die Flüssigkeitsrohre 20 gerichtet sind. Die Ablenkplatten 44 sind an den Seitenwänden 17 und an der Oberseite der Ablenkplatten 36, beispielsweise durch Schweißen, befestigt Die Ablenkplatten 3ii und 44 können einstückig oder aus einer Mehrzahl von Metallplatten hergestellt werden.

Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Brennkammer ist ähnlich der eben beschriebenen, min der Ausnahme, daß die Vorderwand 52 und die Rückwand 54 kreisförmig sind und die Seitenwände durch eine:: zylindrische Wand 56 gebildet sind und eine zylindrische: Brennkammer 58 ergeben.

Innerhalb der Brennkammer 58 sind schraubenform!- ge Flüssigkeitsrohre 60 angeordnet, die so verbunden sind, daß sie zwei hintereinandergenchaltete Schraubenwindungen ergeben, und einen Einlußstutzen 62, durch die zylindrische Wand 56 geht sowie: einen Auslaßstutzen 64, durch die Rückwand lii'l aufweisen. Eine kreisförmige Ablenkplatte 66 ist in eier Brennkammer 58 parallel über der Vorderwand 52 angeordnet und an ihrem Umfangsrand an der zylindrischen V.'and 56, beispielsweise durch Schweißen, befestigt Ein Hochleistungsbrenner 68, dessen Brennerdüse sich unter der ^r>> öffnung der Ablenkplatte 66 befindet, ist im Zentrum der Vorderwand 52 angeordnet Eine Sarr>melkammer 69 ist zwischen der Ablenkplatte 66 und der Vorderwand 52 gebildet Vier AbgM stutzen 70, die mit der Sammelkammer 69 in Verbindung stehen, sind mit f>o der zylindrischen Wand 56 durch Flansche 72 verbunden.

Zweckmäßig haben die Flüssigkeitsrohre 60 einen solchen Durchmesser und sind so angeordnet, daß sie im Querschnitt nach F i g. 5 vertikal über der ringförmigen Ablenkplatte 66 gestaffelt sind und ein von Flüssigkeitsrohren freier Raum zwischen der Vorderwand 52 und der Rückwand 54 der Brennkammer 58 Beschaffen ist.

Mehrere der Flüssigkeitsrohre 60 sind innerhalb der Sammelkammer 69 angeordnet die durch die Ablenkplatte 66 gebildet ist

Eine kreisförmige konkav-konvexe Ablenkplatte 76 ist mit ihrer Konkavfläche gegen die Flüssigkeitsrohre 60 angeordnet und mit der zylindrischen Wand 56 und der Oberseite der kreisförmigen Ablenkplatte 66 verbunden.

Beim Betrieb des Flüssigkeitserhitzers nach den F i g. 1 bis 4 werden in den Brennern 30 Ströme von heißen Verbrennungsgasen mit hoher Geschwindigkeit erzeugt und in die Brennkammer 18 gerichtet Sie treffen auf die Rückwand 14 auf, zirkulieren um die Flüssigkeitsrohre 20 und fließen in einer im wesentlichen abwärts gerichteten Richtung gegen die Ablenkplatten 44 und 36, wie es durch die Pfeile in Fig.3 angedeutet ist Mindestens ein Teil der Verbrennungsgase trifft auf die Ablenkplatten 44 und 36 auf und veranlaßt sie, mit im wesentlichen aufwärts gerichteter Richtung um die Flüssigkeitsrohre 20 zurückzuzirkulieren. Die Verbrennungsgase strömen auch abwärts durch den Raum zwischen den Ablenkplatten 36 und durch die Sammelkammer 38, inden sie über die Flüssigkeitsrohre 20 fließen, die darin untergebracht sind. Da die Verbrennungsgase zu einer Zirkulation und Rezirkulation um die Flüssigkeitsrohre gezwungen werden, tritt eine im wesentlichen gleichmäßige Erhitzung ein, was zu einer wirksamen Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen auf die zu erhitzende Flüssigkeit führt. Die Verbrennungsgase, die durch die Sammelkammer 38 strömen, fließen über und um die darin angeordneten Flüssigkeitsrohre 20 und geben Wärme zusätzlich an die zu erhitzende Flüssigkeit ab. Die Verbrennungsgase werden dann aus der Sammelkammer 38 und aus der Brennkammer 18 über die Abgasstutzen 40 abgeführt.

Die konkav-konvexen Ablenkplatten 44 in der Brennkammer 18 erleichtern eine Sianfte Richtungsänderung der abwärts strömenden Verbrennungsgase und verstärken die Rezirkulation der Gase um die Flüssigkeitsrohre 20.

Der Flüssigkeitserhitzer nach den Fig.5 und 6 arbeitet in ähnlicher Weise wie der eben beschriebene. Die Vereinigung verstärkter Zirkulation der Verbrennungsgase um die in der Brennkammer vorgesehenen Flüssigkeitsrohre und der zusätzlichen Wärmeübertragung der durch die Sammelkammer strömenden Verbrennungsgase, führt zu einem hohen Wärmeübertragungswirkungsgrad.

Die Flüssigkeitsrohre können in parallelen Rohrlagen, in Reihe oder in anderer Strömungsanordnung verbunden werden, wie es die Bedingungen der zu erhitzenden Flüssigkeit und der zu übertragenden Wärmemenge erfordert. Zusätzlich können mehrere Hochleistungsbrenner verwendet werden, wenn es die Wärmeabgabe erfordert

Außerdem können mehr oder weniger Abgasstutzen verwendet werden. Die Verbrennungsgase können von nahe der Rückwand innerhalb der Brennkammer zu einem Punkt in der Nähe der Vorderwand außerhalb der Brennkammer durch Anwendung von einer oder mehreren Leitvorrichtungen und Gasbläsern in Umlauf gesetzt werden.

Die Brennkammer kann beispielsweise quadratisch, rechteckig oder zylindrisch sein. Die Flüssigkeitsrohre können gerade, kreisförmig, in kontinuierlichen Schraubengängen usw. geformt sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche:

1. Brennkammer für einen Flüssigkeitserhitzer, mit einer Vorderwand, einer Rückwand und Seitenwänden, mit mindestens einem in der Vorderwand angeordneten, zur Rückwand gerichteten Brenner sowie mit Flüssigkeitsronren und mit mindestens einem Abgasstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (18, 58) parallel zur Vorderwand (12, 52) eine eine Sammelkammer (38, 69) von der Brennkammer abteilende, mit einer Durchtrittsöffnung versehene Ablenkplatte (36, 66) angeordnet ist und daß die Flüssigkeitsrohre (20,60) beidseitig der Ablenkplatte (36, 66) angeordnet und der oder die Ahgasstutzen (40, 70) mit der Sammelkammer (38,69) verbunden sind.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (18) durch rechteckige Wände (12,14, 16, 17) gebildet ist und die Flüssigkeitsrohre (20) parallel zueinander an den gegenüberliegenden Seitenwänden (17) angeordnet sind.

3. Brennkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenwänden (17) zwei Ablenkplatten (36) angeordnet sind, die zwischen sich einen Zwischenraum freilassen.

4. Brennkammer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasstutzen (40) an den die Ablenkplatten (36) aufweisenden Seitenwänden (17) angeordnet sind.

5. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine zylindrische Seitenwand (56) begrenzt ist, deren Vorderwand (52) und Rückwand (54) die Stirnseiten des Zylinders bilden.

6. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ablenkplatten (36,66) und den Wänden der Brennkammer (18,58) mindestens eine gebogene Ablenkplatte (44,76) mit nach der Brennkammer gerichteter konkaver Seite angeordnet ist.

der der Brenner nicht gegen die Rückwand, sondern gegen die zylinderförmige Seitenwand gerichtet ist Durch Kompensatoren und schraubenförmig angeordnete Rohrbündel werden die Rauchgase auf schraubenförmigem Wege direkt in den Abgasstutzen geleitet Diese bekannte Brennkammer macht nicht von der mehrfachen Führung der Rauchgase um die Flüssigkeitsrohre Gebrauch, die eine besonders günstige Wärmeausnutzung ergibt (FR-PS 21 88 116).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der Brennkammer zu verbessern und die Verbrennungsgase so zu führen, daß sie gezwungen sind, mehrfach um die Flüssigkeitsrohre zu zirkulieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß in der Brennkammer parallel zur Vorderwand eine eine Sammelkammer von der Brennkammer abteilende, mit einer Durchtrittsöffnung versehene Ablenkplatte angeordnet ist und daß die Flüssigkeitsrohre beidseitig der Ablenkplatte angeordnet und der oder die Abgasstutzen mit der Sammelkammer verbunden sind

Bei dieser Art der Rauchgasführung wird das Gas an der Rückwand umgelenkt und auf der Rückseite der Rohre abwärts zwischen den Rohren wieder hindurchgefühlt, wobei es erneut nach aufwärts mitgerissen wird, bis es den Weg in die Sammelkammer und von dort in den Abgasstutzen findet Bei dieser Führung kommt das Rauchgas mehrfach mit den Flüssigkeitsrohren in Berührung.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels nachstehend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt, einer Form einer Brennkammer,

Fig.2 eine Frontansicht einer Brennkammer nach

45