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Gasbeheizter Wärmetauscher, insbesondere
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für Absorptionskältemaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht
aus von einem gasbeheizten Wärmetauscher nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei
einem bekannten Wärmetauscher dieser Gattung ist das Raster der Sekundärluftlöcher
bezüglich der Lochgröße und der Rasterteilung über die gesamte Fläche des Brenners
gleich ausgebildet, so daß sich pro Flächeneinheit der gleiche Gesamtquerschnitt
der Sekundärluftlöcher ergibt. Das hat den Nachteil, daß infolge des thermischen
Auftriebs der Verbrennungsgase im unteren Bereich des Flächenbrenners wesentlich
mehr Sekundärluft angesaugt wird als im oberen Bereich, so daß sich im unteren Bereich
Luftüberschuß, im oberen Bereich dagegen Luftmangel einstellt. Dieser Nachteil,
durch den der feuerungstechnische Wirkungsgrad verschlechtert und der Schadstoffanteil
im Abgas erhöht wird, läßt sich durch die Anordnung eines Abgasgebläses, welches
der unterschiedlichen Druckverteilung in der Brennkammer einen gleichmäßigen Unterdruck
überlagert, nur mildern, nicht aber beheben.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die durch den thermischen
Auftrieb verursachte ungleichmäßige Druckverteilung durch die Anpassung des Eins*römviderstands
für die Sekundärluft kompensiert wird, so daß die Ansaugrate für alle Brennerbereiche
optimal bemessen werden kann. Ferner ist erreicht, daß auch ein für die normale,
waagrechte Anordnung ausgelegter Flächenbrenner mit gleich hoher Leistungsdichte
und niedrigem Schadstoffanteil in senkrechter Anordnung betrieben werden kann, wobei
auch der feuerungstechnische Wirkungsgrad erhalten bleibt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
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Bei Wärmetauschern, deren Brenner aus einzelnen, im Abstand parallel
zueinander angeordneten Brennerrohren zusammengesetzt ist, wird vorgeschlagen, daß
die Sekundärluftlöcher in streifenförmigen Blenden vorgesehen sind, welche sich
zwischen den Brennerrohren erstrecken. Dadurch ist erreicht, daß die Brennerrohre
unabhängig von den die Sekundärluftlöcher enthaltenen Bauteilen ausgeführt werden
können und die Austrittsebene dieser Löcher freizügig gegenüber der Ebene der Gasaustrittsöffnungen
in den Brennerrohren angeordnet werden kann.
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Der Brenner kann aus bewährten, von Ausführungen für den waagrechten
Einbau her bekannten Elementen aufgebaut sein, wenn die Brennerrohre und die streifenförmigen
Blenden waagrecht übereinanderliegend angeordnet sind.
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Zur Vereinfachung der Fertigung wird vorgeschlagen, daß mindestens
im oberen Bereich des Brenners mindestens zwei benachbarte Blenden den gleichen
Gesamtquerschnitt der Sekundärluftlöcher haben. Zu dem gleichen Zweck kann es in
manchen Fällen auch vorteilhaft sein, daß die Sekundärluftlöcher in allen Blenden
den gleichen Durchmesser haben und daß der Gesamtquerschnitt der Löcher einer Blende
durch die Anzahl der in ihr enthaltenen Löcher bestimmt ist.
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Die Sekundärluftzuführung zu den Flammenwurzeln kann weiter verbessert
werden, wenn mindestens in den im oberen Bereich des Brenners liegenden Blenden
die Sekundärluftlöcher in zwei Reihen direkt neben den benachbarten Brennerrohren
angeordnet sind.
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Um zu vermeiden, daß die durch den thermischen Auftrieb nach oben
strömenden Flammen die Verbrennung am darüber liegenden Brennerrohr stören, wird
gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß die Blenden so nahe an der Ebene der
Gasaustrittsöffnungen angeordnet und die Sekundärluftlöcher in den Blenden so gestaltet
bzw. bemessen sind, daß die Strahlimpulse der zuströmenden Sekundärluft die Brennerflammen
waagrecht ausrichten.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur.
1 in schematischer Darstellung den gasbeheizten Austreiber einer Absorptionswärmepumpe,
Figur 2 eine Draufsicht auf einzelne Abschnitte des Flächenbrenners des Austreibers
nach Figur 1, und Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der in Figur 1 dargestellte
Austreiber 10 hat einen in bekannter Weise aufgebauten Dampfgenerator 12, dessen
unterer Teil von einer Brennkammer 14 umschlossen ist und dessen oberer Teil mit
Leitungen 16, 18, 20 für ausgetriebenes Kältemittel, arme Lösung und zurückfließende
reiche Lösung verbunden ist. Die eine Seitenwand der Brennkammer 14 ist durch einen
flächenhaften, stehend angeordneten Brenner 22 gebildet, welcher über eine Leitung
24 mit Brenngas gespeist ist. Die Flächenebene des Brenners 22 steht senkrecht auf
der Zeichnungsebene, so daß in Figur 1 der Brenner 22 in Seitenansicht erscheint.
Im Bereich der Brennkammer 14 ist der Dampfgenerator 12 außen mit einer Spiralrippe
26 versehen, welche den Wärmeübergang auf den Dampfgenerator 12 und die Umleitung
der Verbrennungsgase in einen Kaminanschluß 28 unterstützt. Anstelle eines Kaminanschlusses
oder zusätzlich dazu kann ein nicht gezeigtes Gebläse vorgesehen sein, welches der
Brennkammer 14 einen gleichmäßigen Unterdruck aufprägt.
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Der in den Figuren 2 und 3 näher dargestellte Brenner 22 hat mehrere,
beispielsweise 18, waagrecht liegende und im Abstand übereinander angeordnete Brennerrohre
30, von denen ein jedes in bekannter Weise aus zwei Halbschalen aus Blech gebildet
ist. Jedes Brennerrohr 30 hat eine durch seitliche Auswölbungen 32 der Halbschalen
gebildete Injektoröffnung 34, von welcher ein sich diffusorartig erweiternder Kanal
36, 38 in eine Mischkammer 40 führt. Diese ist über eine Drosseleinlage im Inneren
des Brennerrohrs 30 mit einem zwischen Auswölbungen 42 gebildeten Raum verbunden,
welcher sich annähernd über die gesamte Länge des Brennrohres 30 erstreckt und dessen
First 44 mit einer Reihe von Austrittsöffnungen 45 (Figur 2) versehen ist, An den
seitlichen Rändern 46, 48 und am unteren Rand 50 sind die Halbschalen der Brennerrohre
30 durch Falzen gasdicht miteinander verbunden. Außerhalb des beschriebenen Strömungskanals
liegen die beiden Halbschalen aneinander an und sind dort über Niete 52 oder dergleichen
zusätzlich miteinander verbunden.
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Die Brennerrohre 30 sind über zwei aus Blech gebogene Rahmenteile
54 und 56 verbunden, welche zusammen mit den Brennerrohren 30 einen verwindungssteifen
Rost bilden. Die beiden Rahmenteile 54, 56 sind fest gegen die Seitenränder 46,
48 der Brennerrohre 30 gezogen, was durch Zuganker oder dergleichen oder auch durch
an die Brennerrohre 30 angeformte Blechzungen 58 geschehen kann, welche durch Öffnungen
in den Rahmenteilen hindurchgreifen und nach dem Zusammenstecken der Teile verformt
sind.
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Das Rahmenteil 54 hat ein U-förmiges Querschnittsprofil und demzufolge
eine Stirnwange 60 und zwei Seitenwangen 62 und 64, deren Endabschnitte 66, 68 nach
außen abgewinkelt sind. In den Seitenwangen 62, 64 sind Schlitze 70, 72 zum Durchtritt
von Primärluft vorgesehen. Am Rahmenteil 54 ist ein mit der Leitung 24 verbundenes
Gaszuführungsrohr 74 befestigt, welches einen Längskanal 76 hat und mit einer Reihe
von aus dem Längskanal 76 gespeisten Injektordüsen 78 versehen ist, die den Injektoröffnungen
34 der Brennerrohre 30 mit axialem Abstand fluchtend gegenüberliegen. Der durch
den Längskanal 76 unter Druck zugeführte Brennstoff saugt bei seinem Austritt aus
den Injektordüsen 78 die durch die Schlitze 70, 72 hinzutretende Primärluft an und
tritt zusammen mit dieser in das Innere der Brennerrohre 30 ein, wo infolge der
besonderen Gestaltung des Strömungskanals eine intensive Vermischung von Brennstoff
und Luft erfolgt.
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Die Spalte zwischen den einzelnen Brennerrohren 30 sind durch streifenförmige
Blenden 80a bis 80q abgedeckt, die einstückig über seitliche Randstreifen 82, 84
miteinander verbunden und an das Gaszuführungsrohr 74, sowie an das Rahmenteil 56
angeschraubt sind. Infolge der nur abschnittsweisen Darstellung des Brenners 22
in Figur 2 sind dort nur die Blenden 80d, e, f, o, p und q sichtbar. Die Blenden
80a bis 80q sind etwa 8 mm gegenüber der Ebene der Austrittsöffnungen 45 zurückversetzt
und mit Löchern 86 versehen, durch welche Sekundärluft in den Bereich der Flammenwurzeln
angesaugt wird. Die Löcher 86 haben beim gewählten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser
von
3,5 mm und sind jeweils in Längsrichtung einer Blende 80 gleichmäßig verteilt.
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Erfindungsgemëß haben die im oberen Bereich des Brenners 22 liegenden
Blenden 80 eine größere Anzahl von Löchern 86 als die im unteren Brennerbereich
liegenden Blenden 80.
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Beim Ausführungsbeispiel ist folgende Anordnung vorgesehen: Blende
Anzahl der Löcher 80a - d 36 80e - h 32 80i, j 28 80k, 1 24 80m 22 80n 20 800 15
80p 10 80q 6.
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Die Löcher 86 in den Blenden 80 a bis 80n sind in Doppelreihen angeordnet,
wobei jede Lochreihe so nahe wie möglich an den Seitenrand der Blende 80 gerückt
ist.
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Im Betrieb des Brenners 22 saugen die an den Austrittsöffnungen 45
der Brennerrohre 30 gebildeten Brennerflammen Sekundärluft durch die Löcher 86 in
den Blenden 80 an. Der thermische Auftrieb der heißen Verbrennungsgase erzeugt im
unteren Bereich des Brenners 22 einen wesentlich größeren Unterdruck als im oberen
Brennerbereich, so daß bei gleichmäßiger Aufteilung der Löcher 86 im unteren Brennerbereich
ein hoher tuftüberschuß, im oberen Brennerbereich dagegen Luflmangel entstehen würde.
Beim erfindungsgemäßen Brenner ist dieser Mangel
durch, über die
Höhe des Brenners 22 gesehen, ungleichmäßige Aufteilung der Löcher 86 behoben. Durch
diese Aufteilung ist der Einströmwiderstand für die Sekundärluft dem in der jeweiligen
Brennerhöhe herrschenden Druck so angepaßt, daß sich eine gleichmäßige Sekundärluftrate
über die gesamte Brennerfläche ergibt.
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Der gewählte Abstand der Blenden 80 zur Ebene der Brenneröffnungen
45 und der gewählte Durchmesser der Löcher 86 ergibt einen Strahl impuls der zuströmenden
Sekundärluft, welcher die Brennerflammen parallel zueinander ausrichtet. Dadurch
wird eine Störung der Verbrennung des aus den höher liegenden Brennerrohren 30 austretenden
Gas-Luftgemisches vermieden. Die Verbrennungsgase umströmen die Außenfläche des
Dampfgenerators 12 und werden in Richtung der in Figur 1 eingezeichneten Pfeile
A in den Kaminanschluß 28 geleitet.
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- Leerselte -