DE2844095A1 - Schwingfeuerheizgeraet - Google Patents
SchwingfeuerheizgeraetInfo
- Publication number
- DE2844095A1 DE2844095A1 DE19782844095 DE2844095A DE2844095A1 DE 2844095 A1 DE2844095 A1 DE 2844095A1 DE 19782844095 DE19782844095 DE 19782844095 DE 2844095 A DE2844095 A DE 2844095A DE 2844095 A1 DE2844095 A1 DE 2844095A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion chamber
- combustion
- pipe
- fresh air
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 109
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 44
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 40
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 20
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 claims 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/181—Construction of the tank
- F24H1/183—Inner linings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
Description
" 5 ' 28U095
Die Erfindung betrifft ein Schwingfeuerheizgerät der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 genannten Art.
Derartige Schwingfeuerheizgeräte sind bekannt (vgl. ATZ Automobiltechnische
Zeitschrift, 66. Jg., Heft 2 (Februar 1964), S. 31 - 37). Sie funktionieren im Prinzip wie folgt: Das über das Ansaugrohr und
die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer eingeleitete Brennstoff/Luft-Gemisch
verpufft, d.h. verbrennt explosionsartig in der Brennkammer. Das Abgasgemisch wird über das SChwingrohr abgeführt. Im Schwingrohr
entsteht, vorwiegend durch seine Länge bestimmt, eine Schwingung des eingetretenen Abgasgemisches mit ca. 100 bis 130 Hz. Während der
negativen Halbwelle der Schwingung des Drucks in der Brennkammer
wird Brennstoff/Luft-Gemisch angesaugt; durch die positive Halbwelle wird es gezündet. Es entsteht eine stabil pulsierende Verbrennung.
Die entstehende Wärme wird am Schwingrohr z.B. durch Erhitzung eines Ka]tluftstroms oder durch Aufheizung von Wasser abgenommen.
negativen Halbwelle der Schwingung des Drucks in der Brennkammer
wird Brennstoff/Luft-Gemisch angesaugt; durch die positive Halbwelle wird es gezündet. Es entsteht eine stabil pulsierende Verbrennung.
Die entstehende Wärme wird am Schwingrohr z.B. durch Erhitzung eines Ka]tluftstroms oder durch Aufheizung von Wasser abgenommen.
Die Einstellung des zur Verbrennung kommenden Luft/Brennstoff-Gemisches
erfolgt im allgemeinen so, daß die Luftzahl etwas weniger
als 1 ist. Die Luftzahl ist das Luft/Brennstoff-Verhältnis. Es ist
bei einer stöchiometrischen Verbrennung = 1. Die Verbrennung erfolgt also relativ "fett", d.h. mit einem gewissen BrennstoffÜberschuß, um insbesondere auch bei kaltem Gerät und/oder niedrigen Außentemperaturen leicht einen stabilen Betrieb zu erreichen bzw. bei Schwankungen der Betriebsbedingungen aufrecht erhalten zu können. Je "fetter" jedoch eine Verbrennung ist, desto höher ist auch der Anteil von
Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) im
Abgas. Um dies zu vermeiden wäre also eine Verbrennung im "mageren" Bereich, d.h. mit einer Luftzahl von größer als 1 (oder: mit Luftüberschuß) erwünscht. Damit ergeben sich aber nicht nur Schwierigkeiten bei niedriger Temperatur und/oder beim Start. Eine magere
als 1 ist. Die Luftzahl ist das Luft/Brennstoff-Verhältnis. Es ist
bei einer stöchiometrischen Verbrennung = 1. Die Verbrennung erfolgt also relativ "fett", d.h. mit einem gewissen BrennstoffÜberschuß, um insbesondere auch bei kaltem Gerät und/oder niedrigen Außentemperaturen leicht einen stabilen Betrieb zu erreichen bzw. bei Schwankungen der Betriebsbedingungen aufrecht erhalten zu können. Je "fetter" jedoch eine Verbrennung ist, desto höher ist auch der Anteil von
Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) im
Abgas. Um dies zu vermeiden wäre also eine Verbrennung im "mageren" Bereich, d.h. mit einer Luftzahl von größer als 1 (oder: mit Luftüberschuß) erwünscht. Damit ergeben sich aber nicht nur Schwierigkeiten bei niedriger Temperatur und/oder beim Start. Eine magere
03 0016/0435
Verbrennung hat auch die unerwünschte Konsequenz, daß der Anteil der Stickoxide (NOx) im Abgas zunimmt. Selbst wenn man also die
Schwierigkeiten einer "mageren" Verbrennung bei niedrigen Temperaturen
und/oder beim Start irgendwie überwindet und damit den Anteil von CO im Abgas mindert, so würde dies in unerwünschter Weise zu
einer Erhöhung von NOx im Abgas führen.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Schwingfeuerheizgerät
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem im Abgas der Anteil von Kohlenmonoxid einerseits und von Stickoxiden
andererseits gegenüber den bekannten Schwingfeuerheizgeräten verringert ist. Diese Aufgabe soll möglichst mit einfachen Mitteln
gelöst werden, und zwar derart, daß sich keine der an sich bei magerer Verbrennung zu erwartenden Schwierigkeiten ergeben.
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des
Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung betrifft ferner mehrere vorteilhafte Weiterbildungen«
Bei der Erfindung ist also das Schwingrohr als Nachbrenner oder
Nachverbrennungs-Reaktor ausgebildet. Zunächst erfolgt in der Brennkammer
eine Verbrennung eines relativ fetten Gemisches, die - wie beschrieben - aus Gründen stabiler Verbrennung anzustreben ist und
bei der außerdem keine Stickoxide entstehen. Durch eine Nachverbrennung in dem SChwLngrohr werden dann die durch die "fette" Verbrennung
in der Brennkammer entstandenen Abgasbestandteile, nämlich insbesondere das Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe
(HC) mit Luftüberschuß j also "mager" verbrannt. Der Gehalt des Abgasgemisches an schädlichen Bestandteilen ist dadurch gekennzeichnet*
daß die Hauptverbrennung in der Brennkammer so vor sich
geht, daß kein NOx entsteht,und daß die dadurch entstehenden sohädliehen
Bestandteile durch die magere Nachverbrennung im dem Schwingrohr beseitigt werden. Insgesamt ist also der Anteil sowohl von CO
030016/0435
als auch NOx im Abgasgemisch extrem gering. Was im Sinne der gegebenen
Erklärung als eine "relativ" fette oder magere Verbrennung anzusehen ist, ergibt sich aus den angestrebten Feststellungen für
den Fachmann ohne weiteres. Maßgebend ist, daß die Verbrennung in der Brennkammer mit einer Luftzahl von kleiner 1 (BrennstoffÜberschuß)
und im SChwingrohr von größer 1 (Luftüberschuß) stattfindet;
z.B. kann die Luftzahl in der Brennkammer 0,9 im Schwingrohr 1,1
sein.
Um das Schwingrohr als Nachbrenner ausbilden zu können, muß man durch geeignete Maßnahmen dafür sorgen, daß in das SChwingrohr erneut
Frischluft zugeführt wird. Dies ist auf vielfältige Art möglich,
Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen
werden in den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es
stellen dar:
Fig. 1 Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Modifizierung des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1;
Fig. 3 eine weitere Modifizierung des AusfUhrungsbeispieles
nach Fig. 1;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 einen SChnitt entlang der Linie VIII-VIII in ■ Fig. 7.
030016/043S
Das Sehwingfeuergerät nach Fig. 1 besteht aus einem Ansaugrohr 1
mit einem Pückschlagventi1 50, einer Gaszufuhr 2, einer Zündkerze3
(für den Start), einer Brennkammer 4 und einem Schwingrohr 5, das in einen Sammler 6 mit einem Auspuffrohr 7 übergeht. Die Gaszufuhr
wird durch einen um das Ansaugrohr 1 herumlaufenden Gaszufuhrkanal
8 mit mehreren öffnungen gebildet, durch die Gas in das Innere des
Ansaugrohrs 1 eintritt. Anschließend findet, wie durch gekrümmte Pfeile angedeutet, eine Vermischung des Gases mit der durch das Ansaugrohr
angesaugten Frischluft statt. Das Gas/Luft-Gemisch tritt in die Brennkammer 4 ein und verpufft dort, d.h. es verbrennt explosionsartig.
Die Verbrennung ist durch die Kreuze in der Brennkammer symbolisiert. Das Abgasgemisch tritt in das Schwingrohr 5 ein. Im
Schwingrohr bildet sich eine stabile Schwingung aus. Diese Schwingung
wirkt in die Brennkammer 4 zurück, wobei der dabei dort periodisch entstehende Unterdruck neues Gas/Luft-Gemisch in die Brennkammer 4
ansaugt und der periodisch entstehende Überdruck in der Brennkammer eine Selbstzündung bzw. eine Verpuffung desselben in der Brennkammer
4 bewirkt. Nach einem Start durch Betätigung der Zündkerze 3 bildet sich in der Brennkammer 4 eine pulsierende Verbrennung (sog. Schwingfeuer)
aus. Soweit ist dies dem Fachmann geläufig, so daß hier auf eine weitergehende detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann
(vgl. z.B. ATZ Automobil technische Zeitschrift, Bd. 66, Heft 2, (1964)
S. 31 - 37; ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, Bd. 67, Heft 9,
(1965)).
Wie bereits eingangs erwähnt, tritt das Problem auf, die Verbrennung
möglichst "sauber" zu gewährleisten, d.h. den Anteil an Kohlenmonoxid (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden
(NOx) möglichst gering zu halten. Dabei ist der Anteil von CO im AbgrTs je geringer, je niedriger die sog. Luftzahl ist (sie definiert
das Brennstoff/Luft-Verhältnis und ist bei stöchiometri scher Verbrennung
gleich 1). Das laßt es an sich erstrebenswert erscheinen»
zur Verringerung den CO ein mageres Brennstoff/Luft-Gemisch, also
030016/0435
z.B. mit einer Luftzahl von größer als ls z.B. 1,1 oder 1,2 einzustellen.
Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Verbrennung eines mageren Gemisches wegen der durch den Luftüberschuß geringeren Verbrennungstemperatur,
vor allem in der Startphase, sehr viel schwerer stabil aufrechtzuerhalten ist. Man braucht um ein stabiles Starten
bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten immer eine gewisse Reserve in Richtung einer niedrigen Luftzahl. Doch selbst wenn man
dies Problem lösen könnte,ergibt sich der noch schwererwiegende Nachteil,
daß je größer der Luftüberschuß wird, auch je höher der Anteil der Stickoxide im Abgasgemisch (vgl. z.B. VDI-Berichte
Nr. 247 (1975), S. 9 - 11, 16 - 18 u. 20 - 23)) wird.
Die Erfindung geht nun davon aus, daß in der Brennkammer 4 die Verbrennung
"fett", also mit einer Luftzahl von kleiner als 1, durchgeführt wird. Sie verläuft also NOx-arm. Dabei ergibt sich dann in
der Brennkammer H im Abgasgemisch ein noch nicht optimal geringer Anteil an CO. Um diesen zu beseitigen, wird das SChwingrohr 5 so ausgebildet,
daß in ihm eine Nachverbrennung der bei der Verbrennung in der Brennkammer 4 entstandenen schädlichen Bestandteile im Abgasgemisch
stattfindet mit dem Ergebnis, daß das in der Brennkammer 4 entstandene Kohlenmonoxid CO im Schwingrohr zu Kohlendioxid CO2
vollends oxidiert wird.
Führt man dem Schwingrohr 5 im Bereich des Obergangs von der Brennkammer
4 erneut Frischluft zu, so läuft eine Nachverbrennung von selbst ab, da die Temperatur im Schwingrohr 5 hoch genug ist, um
sie einzuleiten und aufrecht zu erhalten.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgt die Frischluftzufuhr
zum SChwingrohr 5 über ein zweites Ansaugrohr 10, das in einen Gaszufuhrkanal
11 mündet, welcher das Ansaugrohr 5 im Bereich seiner Mündung in die Brennkammer 4 umgibt. Zur Vermischung enthält das
SChwingrohr 5 eine Einschnürung in Form eines ringförmigen Kanals 12,
- 10 -
030016/OÄ3S
- ίο -
28U095
der Kir den Übergang des kurzen Stückes 5' des Schwingrohres 5 zum
längeren Bereich desselben eine Querschnittsverengung darstellt, in
die sich die öffnungen 14 des Kanals 12 öffnen, so daß bei Durchtritt
des Abgasgemisches durch die Querschnittsverengung 13 Frischluft angesaugt
wird und infolge der Querschnittserweiterung 13' in Strömungsrichtung
hinter den öffnungen IM- eine
intensive Vermischung eintritt, wie durch die gekrümmten Pfeile angedeutet
ist. Danach findet dann, wie durch die Kreuze angedeutet, die Nachverbrennung statt, bei der das in der Brennkammer 4 nicht
verbrannte CO und HC vollends verbrennt. NOx entsteht dabei nicht, da der Verbrennungsvorgang der Nachverbrennung nur die Restbestandteile
des Abgases der Hauptverbrennung erfaßt und demgemäß lediglich nur einen geringen Anteil am gesamten VerbrennungsVorgang hat. Gerade
das bei einem SChwingfeuersystem sich an die Brennkammer anschließende
Schwinp.rohr hat für eine NOx-arme Verbrennung besonders günstige Voraussetzungen
hinsichtlich der Parameter, die den Ablauf einer NOx- «rmen Nachverbrennung mit bestimmend sind. Die Haupteinflußgrößen
fflr das Entstehen von Stickoxiden sind neben dem Sauerstoff-( =Frischluft)
Anteilen Temperatur, Zeit und Druck des Verbrennungsvorganges. Diese sind insoweit bei dem SChwingfeuersystem optimal, so daß ohne
weitere besondere Anpassung hinsichtlich der Dimensionen des Systems eine stabile Nachverbrennung abläuft. Vorwiegend maßgebend hierfür
dürfte sein, daß die Temperatur im SChwingrohr erheblich niedriger als die in der Brennkammer 1I ist, so daß im SChwingrohr zwar die
Voraussetzungen für die Nachverbrennung der in der Brennkammer 4 entstandenen
schädlichen Bestandteile CO, nicht jedoch für die Bildung von NOx gegeben sind.
Das SChwingrohr wirkt also als Nach-Reaktor, in dem noch eine Nachoxidation
der bei der relativ fetten Verbrennung in der Brennkammer entstandenen schädlichen Ahgasbestandteile CO eintritt; dies ermöglicht
es, die Verbrennung in der Brennkammer 4, die von der WärmebiJanz
her gesehen den Hauptbeitrag aur Wärmeumeetzung leistet,
extrem NOx-arm durchzuführen.
- 11 -
030016/043S
28U095
Hinsichtlich der Ausnutzung der bei der Verbrennung entstehenden
Energie ergeben sich ebenfalls bei der Verwendung eines SChwingfeuersystems
als Heizbrenner große Vorteile. Die Nachverbrennung erhöht, indem sie die die in der Brennkammer 4 nicht vollständig
verbrennten Bestandteile des Abgasgemisches vollends verbrennt, den Wärmewirkungsgrad. Bei Verwendung als Heizsystem wird die Wärme
von der Außenfläche des SChwingrohres in bekannter Weise abgeführt und nutzbar gemacht. Mit der Erfindung kann auf diese Weise ein
Wärmewirkungsgrad von bis zu 99% erzielt werden. Messungen haben ergeben, daß die Anteile an CO und NOx im Abgas (am Auspuffrohr 7)
die WErte bekannter Systeme erheblich unterschreiten.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation des Ausführungsbeispieles nach Fig.
Der Eintritt der Frischluft am Anfang des SChwingrohres 5 ist so ausgebildet, daß sich der Strömungsquerschnitt hinter der Obertrittsöffnung
15 von der Brennkammer U zum Schwingrohr 5 stark erweitert. In dem Bereich der Querschnittserweiterung 16 sind öffnungen 17 vorgesehen,
durch die die Frischluft aus dein Zufuhrkanal 18 in das Schwingrohr so eintreten kann, daß sie von den unmittelbar hinter der
Kante 19 anstehenden Wirbel erfaßt wird, so daß eine intensive Vermischung stattfindet.
Eine weitere Modifikation des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 zeigt Fig. 3. An die Brennkammer 4 schließt sich ein kurzes Rohrstück
20 an, das von einem Zufuhrkanal 21 umgeben ist und öffnungen aufweist, durch die bei Durchtritt des Abgasgemisches Frischluft angesaugt
wird. Stromabwärts hinter den öffnungen 2 2 ist dann eine Querschnittserweiterung 23 vorgesehen, die zu Wirbeln und damit zu
einer intensiven Vermischung führt.
Allgemein können in den Fig. 1,2,3 die Querschnittserweiterungen
13', 16, 23 als Mittel zur Vermischung der am Eingang des SChwingrohres
5 zusätzlich angesaugten Frischluft mit dem aus der Brennkammer
- 12 -
030016/0438
in das ;;Cliwingrchr b ausgetretenen Abgasgemisch bezeichnet werden.
ΓιΊγ eine solche Mischung sind eine Menge anderer Möglichkeiten bekannt,
so daß die konstruktive Ausbildung nach den Fig. 1 bis 3 lediglich beispielhaft, wenn auch als besonders einfach und vorteilhaft
anzusehen ist.
Wit; bereits erl'iutert, ist die Verbrennung im Schwingrohr 5, also
die Nachverbrennung, im Gegensatz zu der Verbrennung in der Brennkammer Ί dadurch charakterisiert, daß die Luftzahl größer als 1 ist.
Ks erfolg also im SChwingrohr 5 eine "magere" Verbrennung, während
die vorbei1 in der Brennkammer 4 ablaufende Verbrennung "fett" ist, also mit einer I.uftzahl von kleiner als 1 abläuft. Die Frischluftzufuhr
in das Schwingrohr muß so dimensioniert sein, daß ein Frisch-1uf!Überschuß
derart gegeben ist, daß eine magere Verbrennung gegeben ist. Das kann man durch einfache Versuche leicht ermitteln.
Weitere Mittel zur Frischluftzufuhr zeigt Fig. «». Zwischen Brennkammer
't und Schwingrohr 5 ist ein relativ kurzer Rohrabschnitt 24 mit größerem Querschnitt vorgesehen. Die Zuführung der Frischluft
erfolgt durch ein Rohr 2L>, das vom Ansaugrohr 1 her durch die Brennkammer
M hindurchgefflhrt ist und etwa an der Stelle ,der Übertrittsoff
nung 24' von der Brennkammer 4 in den Rohrabschnitt 24 endet. Die
Verwirbelung der Frischluft mit den aus der Brennkammer 4 austretenden Gasen erfolgt an der Stelle des Austritts der Frischluft in den
Fohrabschnitt 24. Dabei ist gleichzeitig gezeigt, wie die Ausbildung
des Rohres 2b bei seiner Führung durch das erste Ansaugrohr 1 hindurch
so erfolgen kann, daß die Vermischung des Luft/Brennstoff-Gemisches
in die Brennkammer 4 begünstigt wird. Das geschieht durch die Bunde auf der Außenseite des Rohres 25.
Beim Auyführurigsbeispiel nach Fig. 5 ist ein, wie aus Fig. 6 ersichtlich,
im Querschnitt hai biTiondförmiger Frischluftkanal 27 an der dem
Schwingrohr 5 nahegelegenen Seite des Ansaugrohres 1 vorgesehen, der
- 13 -
030016/0435
mit dem Ansaugrohr 1 innerhalb der Brennkammer 4 endet, jedoch derart
in Hälse der '"'bertri ftsof fnung 28 von der Brennkammer 4 in einen
Rohrabschnitt 24, der dann in das Schwingrohr 5 übergeht, daß das
Abgaspemi sch Frischluft aus der Austrittsöffnung 29 des Frischluftkanals
27 ansaugt. An dem kantenartigen Obergang von Brennkammer 4 erfolgt die Verwirbelung bzw. Vermischung der Frischluft.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist durch besondere geometrische
Mittel dafür Sorge zu tragen, daß im Ansaugrohr 1 eine räumliche Trennung eines Teilstromes 33, gebildet durch das Brennstoff/Luft-Gemisch,
von einem Teilstrorn 32, der nur Frischluft enthält und sich nicht mit Brennstoff vermischt, gegeben ist. Erst an der Kante 31
erfolgt eine Vermischung der nicht mit Brennstoff vermischten Frischluft Teilstromes 32, mit dem aus der Brennkammer 104 in das SChwingrohr
105 übertretenden Abgasgemisch.
Um diese Trennung der Teilströme 32, 33 im Abgasgemisch zu erreichen,
ist: das Ansaugrohr 101 gekrümmt. Man macht sich dabei erstens zunutze, daß parallel von etwa mit gleicher Geschwindigkeit nebeneinander
strömende diese Gasströme sich ohne besondere Maßnahmen an ihren Grenzflächen nur wenig vermischen; zweitens nützt man den
Coanda-Effekt aus, die Beibehaltung dieser Strömung entlang der gekrümmten
Wand des Ansaugrohres begünstigt. Die Verwirbelung des Gas/ Luft-Gemisches beim Eintritt in die Brennkammer 104 erfolgt durch die
Kante 34. Dieser Wirbel ist jedoch der Frischluftstrom 30 nicht ausgesetzt,
der durch die gekrümmte Außenwand 135 der Brennkammer 104 im Bereich zwischen dem Obergang des Ansaugrohres 101 in die Brennkammer
104 bis zum Obergang in das Schwingrohr 105 geführt wird, bis
er in das SChwingrohr 105 übertritt. Es tritt dann an der Kante 31 eine
Verwirbelung bzw. Vermischung ein.
Zur Nachverbrennung im SChwingrohr kann es also ausreichen, daß wie
in Fig. 7 und 8 dargestellt, es durch die konstruktive Ausbildung des Ansaugrohrs, der Brennkammer und des Obergangs Ansaugrohr/Brenn-
- 14 -
030016/0435 BADORIGINAL
Kammer und ßrennkammer/Schwingrohr gelingt, einen Frischluft-Teilstrom
vom Ansaugrohr durch die Brennkammer in das Schwingrohr zu führen, der in der Brennkammer am Verbrennungsvorgang nicht teilnimmt,
sondern sich erst bei Eintritt in das Schwingrohr mit den aur, der brennkammer austretenden Abgasgemisch vermischt.
Ende der Beschreibung
030016/0435
Claims (11)
- PATENTANWÄLTEUwe üRtiss SChIiCKSTR. 2, D - 7O00 STUTTGART tOi |ui.. I)IpI Ii na . M Sc XP (07 π) 24 57 34JOHN FUIIl bNÜURH -rG UDEPAfß'pl Ina TX 7 22 247 udpa dI
DHblbÜ & IUI Il hTJDORI- Si,ι HCKSTR 1 D 7OCX) SHJITGARr IAnmelder: Dr. Ing. Ludwig Huber
Saarlandstraße 157000 Stuttgart 80AmIl Akt Z Ihr Zeichen Mein Zeichen Datum CjU hier No Your Hai. My Ref. Date HU - 1339 29.9 Titel: SchwingfeuerheizgerätPatentansprüche.j Schuingfeuerheizgerät mit einem Ansaugrohr für die Luftzufuhr, einer Einrichtung zur Brennstoffzufuhr in das Ansaugrohr, einer Brennkammer zur Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches, und einem Schwingrohr, durch das das in der Brennkammer durch die Verbrennung entstehende Abgasgemisch abgeführt wird und in dem eine Schwingung entsteht, die in der Brennkammer eine pulsierende Verbrennung aufrechterhält, dadurch g e k e η nz eichnet, daß zur Herabsetzung schädlicher Anteile im Abgasgemisch, insbesondere Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx), in der Brennkammer (M) eii\e relativ fette. NOx-freie Verbrennung mit einer Luftzahl von kleiner als 1 stattfindet^und daß das Schwingrohr (5, 105) als Nachbrenner zur weiteren Verbrennung der bei der Verbrennung in der Brennkammer OO entstandenen schädlichen Bestandteile» insbesondere des CO, ausgebildet ist. - 2. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (10-14; 10, 17J 10, 21-23; 27-29;Ö3ÖQ16/0U543ai4< SkltlüirU 1ÜI9B54 (BlZ βΟΟΒΟΟΟΟ). Postscheckkonto Stuttgart 5Ο7 71 70S25; 101, 135, 31) vorgesehen sind, um dem aus der Brennkammer (4) in das Schwingrohr (5, 105) austretende/iAbgasgemisch im Bereich seines Eintritts in das Schwingrohr (5, 105) in einer solchen Menge Frischluft zuzuführen, daß in dem Schwingrohr (5, 105) eine relativ magere Nachverbrennung mit einer Luftzahl von größer 1 zur Verbrennung der im genannten Abgasgemisch enthaltenen durch die relativ fette Verbrennung entstandenen schädlichen Bestandteile, insbesondere des CO stattfindet.
- 3. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ferner Mittel (13, 16, 23, 31) zur Vermischung der Frischluft mit dem aus der Brennkammer (4, 104) in das Schwingrohr (5, 105) eintretenden Abgasgemisch vorgesehen sind.
- 4. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Vermischung der Frischluft mit dem Abgasgemisch durch eine Querschnittserweiterung hinter einer Durchtrittsöffnung (13, 15, 28) gebildet werden.
- 5. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Vermischung der Frischluft mit dem Abgasgemisch durch eine Verwirbelungskante (31) am Obergang von der Brennkammer CLOU) zum Schwingrohr (105) gebildet werden, an der der Frischluftstrom (3 2)umgelenkt wird.
- 6. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 1, oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Frischluftzufuhr durch ein zweites Ansaugrohr (10) gebildet werden, das mit Öffnungen (14, 17, 22) in Verbindung steht» die sich in das SChwingrohr (5) an der Stelle einer Querschnitts-Verengung (13, 20) öder -erweiterung (16) Öffnen.030018/0435
- 7. SchwiJigfeuerheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Ansaugrohr (1) in die Brennkammer (U) in Nähe der Übertrittsöffnung (28) mündet, durch welche das Abgasgemisch aus der Brennkammer (U) in das SChwingrohr (5) übertritt, und daß innerhalb des ersten Ansaugrohres (1) ein Frischluftkanal (25,27) angeordnet ist, durch den Frischluft ohne Beimischung von Brennstoff und ohne Teilnahme an der Verbrennung derart an die Übertrittsöffnung (28) herangeführt wird, daß sie in das Schwingrohr (5, 2U) eintritt.
- 8. Schwingfeuerheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Frischluftzufuhr durch ein Rohr (25) gebildet werden, das Frischluft von dem erstgenannten Ansaugrohr (1) in einen Rohrabschnitt (2U) am Anfang des SChwingrohres (5) leitet.
- 9. Schwingfeuerheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teilstrom (33) der vom erstgenannten Ansaugrohr (IOD angesaugten Frischluft sich mit dem zugeführten Brennstoff vermischt, und ein anderer Teilstrom (32) der angesaugten Frischluft ohne Vermischung mit dem Brennstoff in die Brennkammer (10U) und von dort in das Schwingrohr (105) eingeleitet wird.
- 10. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das erstgenannte Ansaugrohr (101) gekrümmt ausgebildet ist, um durch Ausnutzung des an sich bekannten Coanda-Effektes eine getrennte Führung des das Brennstoff/Luft-Gemisch enthaltenen Teilstroms (33) und des unvermischten Frischluft enthaltenden Teilstroms (32) in der Brennkammer zu gewährleisten .-U-030016/0435
- 11. Schwingfeuerheizgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß als Brennstoff Gas verwendet wird.Ende der Patentansprüche030016/0435
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2844095A DE2844095C2 (de) | 1978-10-10 | 1978-10-10 | Schwingfeuergerät |
| US05/969,905 US4260361A (en) | 1978-10-10 | 1978-12-15 | Resonant or pulsating combustion heating apparatus |
| CA000332865A CA1116506A (en) | 1978-10-10 | 1979-07-31 | Swingfire heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2844095A DE2844095C2 (de) | 1978-10-10 | 1978-10-10 | Schwingfeuergerät |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2844095A1 true DE2844095A1 (de) | 1980-04-17 |
| DE2844095C2 DE2844095C2 (de) | 1984-10-31 |
Family
ID=6051841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2844095A Expired DE2844095C2 (de) | 1978-10-10 | 1978-10-10 | Schwingfeuergerät |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4260361A (de) |
| CA (1) | CA1116506A (de) |
| DE (1) | DE2844095C2 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139987A3 (en) * | 1983-10-28 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustor |
| DE4138786C1 (de) * | 1991-11-26 | 1992-12-03 | Oschatz Gmbh, 4300 Essen, De |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4309977A (en) * | 1980-05-12 | 1982-01-12 | Kitchen John A | Pulse combustion apparatus |
| US4568264A (en) * | 1983-01-14 | 1986-02-04 | Lennox Industries, Inc. | Combustion chamber construction |
| JPS6159108A (ja) * | 1984-08-29 | 1986-03-26 | Toshiba Corp | パルス燃焼装置 |
| GB2182764B (en) * | 1985-11-12 | 1989-10-04 | British Gas Corp | Operation of a pulse firred burner |
| US4805318A (en) * | 1987-07-10 | 1989-02-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Acoustically enhanced heat exchange and drying apparatus |
| JPS6423005A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-25 | Paloma Kogyo Kk | Pulse burner |
| US4762487A (en) * | 1987-08-13 | 1988-08-09 | Gas Research Institute | Diode supplied pulsed combustor |
| US4881373A (en) * | 1988-04-25 | 1989-11-21 | Paloma Kogyo Kabushiki Kaisha | Pulse combustion device |
| US4856981A (en) * | 1988-05-24 | 1989-08-15 | Gas Research Institute | Mixing rate controlled pulse combustion burner |
| JPH01310204A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-14 | Paloma Ind Ltd | パルス燃焼器の燃焼室 |
| US4995376A (en) * | 1989-07-12 | 1991-02-26 | Hanson Garry O | Pulse furnace |
| US5211704A (en) * | 1991-07-15 | 1993-05-18 | Manufacturing Technology And Conversion International, Inc. | Process and apparatus for heating fluids employing a pulse combustor |
| GB9517919D0 (en) * | 1995-09-02 | 1995-11-01 | Loral Europ | Weapon simulator |
| US5638609A (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-17 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Process and apparatus for drying and heating |
| US6210149B1 (en) | 1998-05-26 | 2001-04-03 | Zinovy Z. Plavnik | Pulse combustion system and method |
| RU2156401C2 (ru) * | 1998-06-10 | 2000-09-20 | Глебов Геннадий Александрович | Камера пульсирующего горения для подогрева воды |
| RU2156402C2 (ru) * | 1998-06-10 | 2000-09-20 | Глебов Геннадий Александрович | Устройство пульсирующего горения для подогрева жидкости |
| RU2187041C2 (ru) * | 2000-03-21 | 2002-08-10 | Быченок Вячеслав Иванович | Теплогенератор пульсирующего горения |
| KR101005745B1 (ko) | 2008-12-31 | 2011-01-07 | 한국항공우주연구원 | 저질소산화물 연소기 |
| RU2419743C2 (ru) * | 2009-08-03 | 2011-05-27 | Григорий Иванович Павлов | Способ сжигания топлива |
| RU2454611C1 (ru) * | 2010-12-17 | 2012-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Теплогенератор пульсирующего горения |
| EP3980693B1 (de) * | 2019-06-09 | 2023-11-22 | Finno Energy Oy | Verfahren zur steuerung des deflagrationsverbrennungsprozesses in einer kolbenlosen brennkammer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2261591A1 (de) * | 1971-12-15 | 1973-06-28 | Phillips Petroleum Co | Verbrennungsverfahren und brenner zur durchfuehrung des verfahrens |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB424955A (en) * | 1933-05-31 | 1935-03-04 | Jean Edouard Andreau | Apparatus for producing a compressed gaseous medium by combustion |
| US2717637A (en) * | 1947-05-30 | 1955-09-13 | Swingfire Bahamas Ltd | Fuel supply apparatus for resonant pulse jet combustion device |
| US2715436A (en) * | 1951-08-09 | 1955-08-16 | Swingfire Bahamas Ltd | Resonant pulse jet combustion heating device |
| CH300706A (de) * | 1951-08-22 | 1954-08-15 | Heizmotoren Ges M B H | Schwingbrenner, insbesondere für Heizzwecke. |
| US2719580A (en) * | 1952-04-04 | 1955-10-04 | Swingfire Bahamas Ltd | Fuel feed apparatus for resonant pulse jet combustion device |
| DE922731C (de) * | 1952-04-06 | 1955-01-24 | Heizmotoren Ges M B H | Schwingbrenner |
| GB728724A (en) * | 1952-07-05 | 1955-04-27 | Heizmotoren Gmbh | Improvements in or relating to resonant pulse jet combustion devices |
| US2839046A (en) * | 1954-03-23 | 1958-06-17 | Wunibald I E Kamm | Heating and ventilating apparatus |
-
1978
- 1978-10-10 DE DE2844095A patent/DE2844095C2/de not_active Expired
- 1978-12-15 US US05/969,905 patent/US4260361A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-07-31 CA CA000332865A patent/CA1116506A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2261591A1 (de) * | 1971-12-15 | 1973-06-28 | Phillips Petroleum Co | Verbrennungsverfahren und brenner zur durchfuehrung des verfahrens |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DE-Z.: ATZ 66(1964), H. 2, S. 31-37 * |
| DE-Z.: ATZ 67(1965), H. 9, S. 296-302 * |
| VDI-Bericht, Nr. 247, (1975), S. 9-11, 16-18, 20-23 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139987A3 (en) * | 1983-10-28 | 1987-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustor |
| DE4138786C1 (de) * | 1991-11-26 | 1992-12-03 | Oschatz Gmbh, 4300 Essen, De |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2844095C2 (de) | 1984-10-31 |
| CA1116506A (en) | 1982-01-19 |
| US4260361A (en) | 1981-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2844095A1 (de) | Schwingfeuerheizgeraet | |
| DE4241883C2 (de) | Brenner für gasförmigen Brennstoff | |
| DE69302666T2 (de) | Hybrides Verfahren zur oxydierenden Verbrennung | |
| DE2461078C2 (de) | Verfahren zur Verringerung des Gehalts an Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenstoff in einem Abgas, sowie Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| EP0274630B1 (de) | Brenneranordnung | |
| DE69225555T2 (de) | Verbrennungsverfahren mit Rückführung und Pfropfenströmung | |
| DE69917395T2 (de) | Verbrennungsverfahren zur Verbrennung eines Brennstoffes | |
| DE2539993A1 (de) | Oelbrenner | |
| EP0415008A1 (de) | Verfahren zum Verbrennen in einem Gasbrenner | |
| DE19510744A1 (de) | Brennkammer mit Zweistufenverbrennung | |
| DE3513855A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur vergasung und verbrennung von fluessigen brennstoffen | |
| EP0111874A1 (de) | Einrichtung zum Verbrennen insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub | |
| DE2841637A1 (de) | Brenneranlage zum verbrennen gasfoermiger oder fluessiger brennstoffe | |
| DE69009686T2 (de) | Verbrennungsverfahren. | |
| DE69107188T2 (de) | Umkehrbrennkammer von kurzer Länge mit reduzierter NOx-Produktion. | |
| DE2811273B1 (de) | Vergasungsbrenner | |
| DE69432800T2 (de) | Mischkammer für einen brenner | |
| EP0175875A1 (de) | Öl- oder Gasbrenner zur Heissgaserzeugung | |
| DE3606625A1 (de) | Pilotbrenner mit geringer no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-emission fuer feuerungsanlagen, insbesondere von gasturbinenanlagen, und verfahren zu seinem betrieb | |
| WO2003029725A1 (de) | Verbrennungsverfahren, insbesondere für verfahren zur erzeugung von elektrischem strom und/oder von wärme | |
| CH672366A5 (de) | ||
| DE3532779C2 (de) | Vorrichtung zum Beimischen eines Gasstromes in die Verbrennungsgase eines Öl- oder Gasbrenners, insbesondere für die Regenerierung von Rußfiltern | |
| DE2705647A1 (de) | Brenner fuer gasfoermigen oder fluessigen brennstoff | |
| DE2511500A1 (de) | Brenner fuer die stoechiometrische verbrennung von fluessigen brennstoffen | |
| DE4027908A1 (de) | Verbrennungsverfahren und vorrichtung dafuer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |