Strahlungsrohreinrichtung Die Erfindung betrifft eine Strahlungsrohreinrich tung mit in einem gegen hohe Temperaturen beständi gen, im Brennraum angeordneten und in diesen ab strahlenden Strahlungsrohren und zu diesen gehören den Brennern, wobei zwei Strahlungsrohre parallel zu einander und mit von entgegengesetzten Seiten eintre tenden Brennerflammen angeordnet und zu einer Funktionsgruppe zusammengefasst sind und jedes Strahlungsrohr mit von dem ihm zugeordneten Brenner abgewendeten Ende mit einem Wärmeaustauscher in Verbindung steht, der in den Weg der Verbrennungs luftzufuhr zum anderen Brenner eingesetzt ist.
Es ist bereits bekannt, einen Brenner an einem Ende eines Rohres anzuordnen und die Flamme in das Rohr hineinbrennen zu lassen. Dieses Rohr ist von einem Aussenrohr umgeben, das an dem dem Brenner abgewendeten Ende verschlossen ist und von dem dor tigen Ende des Innenrohres einen Abstand aufweist, so dass die im Innenrohr entstehenden Verbrennungsgase über diesen Ringzwischenraum am verschlossenen Ende des Aussenrohres umgelenkt werden und in dem Ringraum zwischen Innenrohr und Aussenrohr zurück strömen, bis sie schliesslich aus einem Abgasstutzen im Bereich der Brennerdüsenausmündung austreten kön nen. Die Brenngase passieren also bei diesem Strah lungsrohrbrenner das Innenrohr, werden am Ende des Innenrohres in das Aussenrohr umgelenkt und verlas sen das Aussenrohr durch den Abgasstutzen in der Nähe der Brennerdüse.
Die Rohre dieser Strahlungs rohrbrenner sind aus Stahl hergestellt, was ihre maxi male Arbeitstemperatur auf ca. 1150 C beschränkt.
Bekannt ist es -auch für die Beheizung mit gasför migem Brennstoff einen Strahlungsrohr-Brennersatz mit zwei Strahlungsrohren zu verwenden, die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils am einander entgegengesetzten Ende einen Brenner aufweisen, wobei das von diesem Brenner abgewendete Ende jedes Strahlungsrohres mit einem Wärmeaustauscher in Verbindung steht, der in den Weg der Verbrennungs luftzufuhr zum Brenner des benachbarten Strahlungs- rohres eingesetzt ist. Die Verbrennungsluft wird den Brennern durch ein Druckgebläse zugeführt. Auch hier bestehen die Strahlungsrohre aus Stahl, was die maxi male Arbeitstemperatur dieses Brennersatzes auf ca. 1150 C beschränkt.
Man hat auch bereits erkannt, dass zur Erreichung höherer Temperaturen von Stahl als Werkstoff für das Brennerrohr abgegangen werden muss. Man hat des halb bereits Strahlungsrohrbrenner für vergleichweise kurze Rohrlängen gebaut, bei denen in ein einfaches kurzes Rohr aus SiC von einer Seite ein Druckzerstäu berbrenner brennt und die Brenngase durch das Rohr hindurchgeführt werden. Eine Anwendung dieses Prin zips für die Beheizung von breiten Ofenräumen unter Benutzung einfacher Gas- bzw. Ölzerstäubungsbrenner ist jedoch nicht möglich, weil ein Temperaturabfall über die Länge des Rohres unvermeidbar ist.
Dieser Temperaturabfall würde unterschiedliche Abstrah lungstemperaturen der Oberfläche des Strahlungsrohres zur Folge haben, welche den angestrebten Wärmebe handlungseffekt erschweren oder unmöglich machen würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsein richtung für die gleichmässige Beheizung auch breiter Ofenräume zu schaffen, in denen Arbeitstemperaturen herrschen sollen, denen Stahlrohre nicht mehr gewach sen wären.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst, in dem die Strahlungsrohre aus SiC bestehen, mit Hilfe von Futtersteinen im Mauerwerk des Ofens gelagert sind und am Ende jedes der Wärmetauscher ein Saug gebläse angeordnet ist.
Die Verwendung des Materials SiC für die Strah lungsrohre entsprechender Längeabmessungen würde es erforderlich machen, die Rohre lose, d. h. mit einem ausreichenden Spiel in den sie im Ofenmauerwerk hal tenden Futtersteinen zu lagern. Es ist zu berücksichti gen, dass SiC-Rohre grösserer Längenabmessungen nicht nur schwierig und unter erheblichem Kostenauf wand herzustellen sind, sondern ihre Haltbarkeit mit zunehmender Länge auch rapide abnimmt und die bei grösseren Längenabmessungen auftretenden grösseren Längenänderungen bei Temperaturänderungen nicht mehr vom Rohr selbst oder dem Ofenmauerwerk auf genommen werden können.
Eine lockere Lagerung ist aber an sich unerwünscht, weil damit zwangsläufig Un dichtigkeiten verbunden sind, die zu Veränderungen, wenigstens aber Störungen der Ofenatmosphäre führen. Es muss also auch eine Massnahme getroffen werden, diese Möglichkeiten auszuschalten, was durch den Ein satz von Sauggebläsen für die Abfuhr der Brennerab gase und damit auch für die Zufuhr der Verbrennungs luft zu den Brennern erfolgt. Durch den Ersatz der aus Stahl bestehenden Strahlungsrohre bei einer bestimm ten bekannten Art eines Brennersatzes durch Strah lungsrohre aus SiC in Verbindung mit besonderen,
zu sätzlichen Massnahmen der Lagerung dieser Rohre und der Versorgung der ihnen zugeordneten Brennern mit Verbrennungsluft können temperaturmässig höher belastbare SiC-Strahlungsrohre grösserer Längenab messungen eingesetzt werden und damit sind neue Ofenausbildungen und insbesondere neue Betriebsver fahren erreichbar.
Zwar ist durch den erfindungsgemässen Vorschlag ähnlich wie bei der bekannten Anordnung mit Stahl rohren eine wärmetechnische Kopplung der beiden Strahlungsrohre miteinander gegeben. Gegen eine sol che Kopplung hat der Fachmann an sich Bedenken, weil er selbstverständlich in der Regelmöglichkeit des einzelnen Strahlungsrohrbrenners weitgehendst unab hängig von anderen Teilen des Ofens zu sein wünscht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Kopplung auch bei der durch die Erfindung abgeänderten und verbes serten Ausführungsform der Strahlungsrohreinrichtung ohne Bedeutung ist, weil ohnehin meistens eine grös- sere Anzahl von Strahlungsrohrsätzen nebeneinander mit gleicher Temperatur betrieben wird.
In diesem Fall sind also innerhalb jedes Strahlungsrohrsatzes gleiche Brennstoffmengen in jedem Strahlungsrohr zu verbren nen, und es ergeben sich damit für die beiden Strahl rohre einer Strahlungsrohreinrichtung gleiche Betriebs, verhältnisse. Aber selbst dann, wenn es in besonderen Fällen er forderlich sein sollte, die beiden Strahlungsrohre einer Strahlungsrohreinrichtung mit unterschiedlicher Wär meleistung zu betreiben, ist dies überraschenderweise ohne weiteres möglich. Es ergibt sich lediglich eine Verschiebung des Wirkungsgrades zwischen den beiden Strahlungsrohren einer Strahlungsrohreinrichtung, weil aus den beiden Strahlungsrohren unterschiedliche Ab wärmemengen zu Verfügung stehen, die für die Auf wärmung des jeweils anderen Strahlungsrohres einge setzt wenden können.
Dies bedeutet im Endergebnis aber lediglich, dass der Wirkungsgrad des einen Strah lungsrohres einer Strahlungsrohreinrichtung um so viel grösser wird, als der Wirkungsgrad des anderen Strah lungsrohres sich vermindert. Im Gesamtergebnis würde aber der Wirkungsgrad unverändert bleiben.
Die erfindungsgemässe Strahlungsrohreinrichtung wird vorteilhaft derart weitergebildet, dass jeder Wär- meaustauscher aus einem Mantelrohr besteht, dessen Innenrohr an dem einen Ende an das Abgasende des ihm zugeordneten Strahlungsrohres angeschlossen ist, während das den Mantel bildende Aussenrohr in dem Anschlussbereich des Innenrohres einen freien Ein trittsquerschnitt aufweist und am anderen Ende in die Brennkammer des Brenners des anderen Strahlungs rohres einmündet.
Die Brenner können wahlweise mit flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Öl, oder mit gasförmigem Brennstoff betrieben werden.
Bei Beheizung mit geringen Brennstoffmengen, wie unterhalb 81/h, z. B. in der Grössenordnung von 3 l/h, bedient man sich in weiterer Ausbildung der Erfindung zweckmässig Druckzerstäuberbrenner, die jeden Brenn stoff teilweise unverbrannt über die gesamte, in den Brenngutraum abstrahlende Länge des Strahlungsroh res einspritzen, vorzugsweise intermittierend einsprit zender Brenner.
Zweckmässig bedient man sich dabei Brenner mit je einem Düsenhohlkörper, dessen Düsenöffnung durch eine Düsennadel verschliessbar ist, die eine mit einer Zuführungsleitung für Pressluft oder Brennstoff in Verbindung stehende, am Düsenende frei ausmün dende Durchbohrung aufweist. Die Düsennadel steht dabei vorteilhaft in Richtung der Düsenöffnung unter dem Druck einer Feder. Ferner ist zweckmässig je ein Verschlussorgan in den beiden Zuführungsleitungen für Pressluft bzw. Brennstoff, vorgesehen.
Anschliessend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mässen Strahlungsrohreinrichtung und in Fig.2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Brenners im Schnitt.
Mit 1 und 2 sind in Fig.l die Wandungen des Brenngutraumes 3 bezeichnet, der eine Brenntempera- tur von beispielsweise 1250 C erhalten soll. Vorzugs weise unter der Decke dieses Brennraumes sind in den Wandungen Öffnungen 4, 5, 6, 7 freigelassen, in wel che über Futtersteine 8, 9, 10, 11 die Strahlungsrohre 12, 13, eingesetzt sind.
In den Öffnungen 4 bzw. 7 sitzen Einsatzrohre 14 bzw. 15, welche an Verschlussplatten 16 bzw. 17 befe stigt sind. Über Öffnungen in diesen Platten münden die nur schematisch angedeuteten Brenner 18, 19, die beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel Gasbrenner sind, genauso gut aber auch mit flüssigem. Brennstoff betriebene Brenner sein können, in die Einsatzrohre 14, 15, ein.
In den Maueröffnungen 5 bzw. 6 sitzen zusätzliche Futtersteine 19; 20. Über nicht näher bezeichnete durchgehende Bohrungen in diesen Steinen treten die Brenngase aus dem Strahlungsrohr 12 bzw. 13 in das Innenrohr 22 bzw. 21 eines Wärmeaustauschers ein, welcher am anderen Ende 24 bzw. 23 zu einem nicht gezeichneten Saugzugventilator geführt ist. Um das In nenrohr 21 bzw. 22 legt sich jeweils ein Aussenrohr 25 bzw. 26. Das Aussenrohr 25 bzw. 26 endet, wie bei 27 bzw. 28 erkennbar, kurz vor der Ansatzstelle des In- nenrohres 21 bzw. 22 am entsprechenden zusätzlichen Futterstein 19 bzw. 20.
Es entsteht-somit ein ringför miger Eintrittsschlitz ins Innere des Aussenrohres 25 bzw. 26. Am anderen Ende führt ein. Stutzen. 29' bzw. 30' aus dem Aussenrohr 25 bzw. 26 in den Raum, in den der Brenner einbläst, so dass diesem die im Wär- meaustauscher vorgewärmte Luft schliesslich im Strah lungsrohr zugeführt wird.
Selbstverständlich weisen Innen- und Aussenrohr zweckmässig Rippen zur Verbesserung des Wärmeaus- tausches auf. Diese Rippen sind bei 29 bzw. 30 er kennbar.
Die beiden Strahlungsrohre 12 bzw. 13 bestehen aus SiC. Für die Anschlussteine 8, 9, 10, 11, kann man entsprechendes feuerfestes Material verwendetn. Der Wärmeaustauscher und die Anschlusselemente für ihn sowie für die Brenner sind aus hochwertigem Stahl hergestellt.
In Fig.2 ist mit 101 ein aus SiC bestehendes Strahlungsrohr bezeichnet, in das der auf der rechten Seite der Figur dargestellte Brenner 102 mündet. Bei 103 ist ein in das Strahlungsrohr 101 eingestecktes Abzugsrohr angedeutet.
Bei der als Beispiel wiedergegebenen Ausführungs form des Brenners bedeutet 111 den, Düsenhohlkörper, in dem eine Düsennadel 112 angeordnet ist, die mit Hilfe der an der Führungsmuffe 113 angreifenden Feder 114 gegen die Düsenöffnung 115 angedrückt wird. Die Feder 114 stützt sich an einem im Düsen hohlkörper 111 eingeschraubten Deckel 116 ab. Im Teil 117 des Düsenhohlkörpers 111 ist die Düsennadel 112 geführt.
Der Teil 117 zusammen mit der Düsennadel 112 trennt den Hohlraum 119 vom Hohlraum 120. Der Raum 119 steht über die Leitung 121 mit einer Quelle für den flüssigen Brennstoff in Verbindung, während der Raum 120 über die Leitung 122 vorteilhaft mit einer Pressluftquelle verbunden ist. In den Leitungen 121 und 122 sind Verschlussorgane 124 und 125 vor gesehen. Ausserdem ist die Düsennadel 112 mit einer Durchbohrung 126 versehen.
Bei der dargestellten Stellung der Verschlussorgane 124, 125 steht der Hohlraum 120 mit der Pressluft- quelle in Verbindung. Aus dem Raum 120 gelangt die Pressluft durch die Durchbohrung 126 zur Düsenöff nung 115, wo sie auf den Brennstoff trifft, der aus dem Raum 119 in die Düsenöffnung 115 gelangt und von der Pressluft teilweise zerstäubt und weitergetragen wird. Selbstvertändlich kann die Förderung des flüssi gen Brennstoffs kontinuierlich oder absatzweise vorge nommen werden, je nachdem, welche Art der Behei zung erwünscht ist.
Man kann den Brenner auch so betreiben, dass man entweder nur über das offene Verschlussorgan 124 oder nur über das offene Verschlussorgan 125 Brennstoff zuführt, wobei das andere Verschlussorgan 125 bzw. 124 geschlossen bleibt. Bei geschlossenem Verschlussorgan 125 und offenem Verschlussorgan 124 gelangt der Brennstoff unmittelbar in den Raum 119.
Da die Düsennadel 112 zwei verschiedene Quer schnitte a und b aufweist, wird die Düsennadel 112 in Richtung des Pfeiles c gegen die Wirkung der Feder 114 nach hinten verschoben, und der Brennstoff kann nunmehr aus der etwas geöffneten Düsenöffnung 115 als fein, zerstäubter Brennstoffkegel austreten. Durch entsprechende Wahl der Masse der Düsennadel 112 und der Federkraft der Feder 114 kann erreicht wer den, dass die Düsennadel 112 in einen Schwingungszu stand gerät,
so dass auch bei kontinuierlicher Förde rung des Brennstoffes ein dauerndes Vibrieren der Nadel 112 und damit eine dauernde Änderung des Durchgangsquerschnitts der Düsenöffnung 115 erreicht wird.
Ist dagegen das Verschlussorgan 124 geschlossen und wird über das offene Verschlussorgan 125 statt Pressluft Brennstoff zugeführt, dann gelangt der Brennstoff aus dem Raum 120 durch die Durchboh- rung 126 zur Düsenöffnung 115, von wo aus der Brennstoff mit so hoher Geschwindigkeit und gegebe nenfalls auch nur unter teilweiser Zerstäubung einge spritzt wind, so dass das Abbrennen dieses Brennstoffes über die ganze Länge des Strahlungsrohres allmählich erfolgt.
Die Luftversorgung über die Löcher 129 kann selbstverständlich entfallen, wenn die Pressluftzufuhr durch die Leitung 122 für die Verbrennung ausrei chende Luftmengen liefert und die Zufuhr sekundärer Verbrennungsluft entfallen kann.
Bei 130 sind die sich über die Länge des Strah lungsrohres 101 fortbewegenden abbrennenden Brenn stoffmengen angedeutet. Das Strahlungsrohr 101 strahlt seine Wärme in den nicht gezeichneten Brenn- gutraum ab.