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Dokumentenidentifikation DE102004021925B3 20.10.2005
Titel Pralleinrichtung für eine Brennkammer
Anmelder H. Doll Wärmetechnik GmbH, 72116 Mössingen, DE
Erfinder Doll, Horst, 72116 Mössingen, DE
Vertreter Ott, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 72108 Rottenburg
DE-Anmeldedatum 04.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004021925
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse F23M 9/06
Zusammenfassung Es wird eine Pralleinrichtung mit einer Prallplatte (6) für eine mit einem Gebläsebrenner (3) beaufschlagte Brennkammer (1) eines Wärmeerzeugers vorgeschlagen, bei der die Prallplatte (6) im Abstand vor der dem Gebläsebrenner (3) gegenüberliegenden Rückwand (5) der Brennkammer (1) befestigt ist. Die Prallplatte (6) besteht aus hoch hitzebeständigem Edelstahl und deckt Befestigungselemente an der zur Rückwand (5) weisenden Rückseite der Prallplatte (6) gegenüber der Flamme des Gebläsebrenners (3) ab.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Pralleinrichtung mit einer Prallplatte für eine mit einem Öl- oder Gas-Gebläsebrenner beaufschlagte Brennkammer gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit Gebläsebrennern betriebene Wärmeerzeuger besitzen an der Rückwand ihrer Brennkammer in herkömmlicher Ausführung eine aus Keramikmaterial bestehende Prallplatte, mit der die Rückwand der Brennkammer vor der extrem hohen Hitzeeinwirkung der Flammenspitze geschützt werden soll. Derartige Keramik-Prallplatten sind jedoch mechanisch sehr empfindlich und halten oftmals den physikalischen Belastungen nicht in dem gewünschten Maße stand. Allgemein besteht bei bekannten Prallplatten die Problematik, dass durch die Erhitzung der Prallplatte und der dadurch von der Prallplatte ausgehenden Infrarotstrahlung sehr hohe Wärmebelastungen an der Rückwand der Brennkammer auftreten.

Aus der CH 606 907 A5 und der CH 610 642 A5 sind Heizeinrichtungen mit einem Gebläsebrenner bekannt, bei denen im Rückwärtigen Bereich der Brennkammer jeweils eine Prallplatte mit einem rückseitig abragenden Bolzen zur rückseitigen Befestigung der Prallplatte vorgesehen ist. Aus der JP 59-210216 A ist eine weitere Heizungseinrichtung mit einer in einer Brennkammer angeordneten Prallplatte bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pralleinrichtung für mit einem Gebläsebrenner beaufschlagte Brennkammern zu schaffen, die einen möglichst optimalen Hitzeschutz für den rückseitigen Bereich der Brennkammer darstellt.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Prallplatte besteht aus hoch hitzebeständigem Edelstahl, wie er beispielsweise in der Fahrzeug- oder Flugzeugindustrie Verwendung findet. Dabei ist die Prallplatte so ausgebildet, dass ihre Befestigungselemente, mit der die Prallplatte an der Rückwand der Brennkammer befestigt ist, von der Prallplatte so abgedeckt werden, dass die Flamme des Gebläsebrenners nicht unmittelbar auf die Befestigungselemente einwirken kann. Versuche haben gezeigt, dass eine solche aus hoch hitzebeständigem Chromnickel-Edelstahl bestehende Prallplatte mit einer Blechstärke von beispielsweise 2 mm und einer gleichseitigen, achteckigen Oberfläche mit 35 cm Breite vor einer kreisförmigen Rückwand mit 46 cm Durchmesser eine optimale Schutzfunktion für die Rückwand der Brennkammer und für die abgedeckten Befestigungselemente ergibt. Die Rückwand der Brennkammer bildet dabei mit der im Abstand aufgesetzten Prallplatte eine Pralleinrichtung, die hohen Flammtemperaturen in der Brennkammer standhält. Vorzugsweise ist dabei die mit der Prallplatte verschraubte Rückwand der Brennkammer aus einem hitze- und säurebeständigen Edelstahl ausgebildet, wobei es sich dabei aber auch um den gleichen hoch hitzebeständigen Edelstahl handeln kann, wie er für die Prallplatte selbst Verwendung findet.

Die erfindungsgemäße Pralleinrichtung hat nicht nur mechanische und wärmetechnische Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, sondern ist auch verhältnismäßig kostengünstig und auf einfache Weise in unterschiedlichen Abmessungen für unterschiedliche Brennkammergrößen herstellbar.

Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Prallplatte, an der mehrere rückseitig abstehende Befestigungslaschen durch zweifaches Abwinkeln des für die Prallplatte verwendeten Blechs ausgebildet sind. Die Befestigungslaschen sind mit Bohrungen ausgestattet, die mit entsprechenden Bohrungen in der Rückwand fluchten und einen 1 bis 2 mm größeren Durchmesser haben als die durch Sie hindurchgeführten Befestigungsschrauben. Ein ausreichendes Spiel der Befestigungsschrauben in diesen Bohrungen ist für eine „lockere" Montage wichtig, damit die bei den sehr hohen Brennkammertemperaturen auftretenden Materialausdehnungen im Bereich der Befestigungselemente keine Rissbildungen oder sonstige Beschädigungen hervorrufen.

Die Prallplatte wird vorzugsweise auch verhältnismäßig locker mit der Rückwand der Brennkammer verschraubt und die Verschraubungen werden dann vorzugsweise mittels Schweißpunkten fixiert. Diese „lockere" Befestigung lässt Materialausdehnungen zu, die bei den hohen Temperaturen zwangsläufig auftreten.

Die vorzugsweise mit einer gleichseitigen, achteckigen Oberfläche ausgebildete Prallplatte ist bei einem oberhalb der Prallplatte zu einer Wärmetauschereinheit führenden Gaskanal so angeordnet, dass der Bereich oberhalb der oberen Seitenkante der Prallplatte frei bleibt, d. h., sich dort hinter der Prallplatte keine Befestigungselemente befinden, die den Gasstrom zum darüber befindlichen Gaskanal behindern könnten. Deshalb sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die abgewinkelten Befestigungslaschen sich auf den Winkelhalbierenden zwischen der horizontalen und der vertikalen Achse der Prallplatte befinden.

Die Befestigungselemente sind vorzugsweise durch die zweifache Abwinkelung der Befestigungslaschen von an der Prallplatte zur Rückwand verlaufenden Seitenwänden begrenzt. Dadurch wird ein zusätzlicher Schutz vor einer direkten Einwirkung der Brennerflamme auf die Befestigungselemente erhalten.

Bei einer zylindrischen Brennkammer ist die kreisförmige Rückwand vorzugsweise an ihrem Außenrand rechtwinklig zur Rückseite so abgebogen, dass ein umlaufender Ringrand entsteht, der vom Gehäuse der Brennkammer bündig umgriffen wird. Brennkammer und Rückwand können dann durch eine umlaufende Schweißnaht miteinander verschweißt werden, wobei die bündig verlaufenden Ränder von Rückwand und Brennkammer miteinander verschmelzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen als Wärmetauscher ausgebildeten Wärmeerzeuger mit einer Brennkammer in Seitenansicht,

2 einen Querschnitt des Wärmeerzeugers von 1 mit Draufsicht auf eine mit unterbrochenen Linien dargestellte Prallplatte,

3 ein aus hoch hitzebeständigem Edelstahl bestehendes Blech zur Herstellung der in 2 und 4 gezeigten Prallplatte,

4 die Vorderansicht der in der Brennkammer des Wärmeerzeugers von 1 und 2 verwendeten Prallplatte und

5 einen Teilschnitt gemäß der Schnittlinie AA von 2 von der Rückwand der Brennkammer mit angeschraubter Prallplatte.

Bei dem in 1 dargestellten Wärmeerzeuger handelt es sich um einen Wärmetauscher, der eine zylindrische Brennkammer 1 und eine darüber angeordnete Wärmetauschereinheit 2 umfasst. An der Vorderseite der Brennkammer 1 befindet sich ein mit unterbrochenen Linien angedeuteter, mit Öl oder Gas betriebener Gebläsebrenner 3, dessen Brennerflamme 4 zum rückwärtigen Bereich der Brennkammer 1 ausgerichtet ist. Die Brennkammer 1 wird von einer Rückwand 5 abgeschlossen, vor der sich in geringem Abstand eine mit punktierter Linie dargestellte Prallplatte 6 befindet. Im rückwärtigem Bereich der Brennkammer 1 ist außerdem ein Gaskanal 7 angeordnet, der zur darüber befindlichen Wärmetauschereinheit 2 führt.

Die Prallplatte 6 ist aus einem hoch hitzebeständigen Material und schützt die Rückwand 5 vor extremer thermischer Belastung, welche von der Brennerflamme 4 und insbesondere von deren Flammspitze ausgeht.

In der Schnittansicht von 2 ist erkennbar, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel die Prallplatte 6 eine ein gleichseitiges Achteck bildende Oberfläche hat. Die Befestigungsschrauben 8 liegen verdeckt hinter der Frontseite der Prallplatte 6 und greifen durch Bohrungen an zweifach rechtwinklig abgewinkelten Laschen 9. Die Rückwand 5 besteht ebenso wie die Prallplatte 6 aus Edelstahl und bildet zusammen mit der Prallplatte 6 eine funktionell zusammenwirkende Pralleinrichtung.

In 3 ist das zur Herstellung der Prallplatte 6 verwendete Edelstahlblech 10 mit Abkantungslinien 11, 12 dargestellt. Die Ecken werden entlang der Schneidlinien 13 abgeschnitten und es werden Befestigungslaschen durch zweifaches Abkanten an den Abkantlinien 11 und 12 gebildet. Durch die zweifache Abkantung befindet sich dann die Bohrung 14 an jeder Befestigungslasche 9 verdeckt hinter der Frontseite der Prallplatte 6, wie dies 4 und 5 zeigen.

5 zeigt die Schnittflächen entlang der Schnittlinie AA von 2 von der Prallplatte 6 und der Rückwand 5. Die Befestigungsschraube 8 greift durch etwas größere Bohrungen 14 in der Befestigungslasche 9 und Bohrungen 15 in der Rückwand 5 hindurch und ist mittels einer Schraubenmutter 17 verschraubt. Durch die zweifache Abwinklung ist außerdem neben dem Schraubenkopf der Befestigungsschraube 8 eine Seitenwand 18 entstanden, die eine zusätzliche Hitzeabschirmung für die Befestigungselemente bildet. Die Schraubenmutter 17 und der Schraubenkopf sind durch Schweißpunkte 19, 20 zusätzlich fixiert. Die aus Schraube, Schraubenmutter und Unterlegscheiben bestehenden Befestigungselemente sind vorzugsweise aus Edelstahl der Güteklasse A2 oder A4 gefertigt.

Die Rückwand 5 bildet an ihrem kreisförmigen Umfangsrand einen abgewinkelten Ringrand 21, der mit dem rückwärtigen Rand 22 des Gehäuses 23 der Brennkammer 1 bündig abschließt. Mittels einer umlaufenden Schweißnaht 24 sind die Rückwand 5 und das Gehäuse 23 der Brennkammer 1 miteinander verschweißt, und zwar ohne Fremdmaterialeinsatz.


Anspruch[de]
  1. Pralleinrichtung mit einer Prallplatte (6) für eine mit einem Öl- oder Gas-Gebläsebrenner (3) beaufschlagte Brennkammer (1) eines Wärmeerzeugers, bei der die Prallplatte (6) im Abstand vor der dem Gebläsebrenner (3) gegenüberliegenden Rückwand (5) der Brennkammer (1) befestigt ist und die Prallplatte (6) aus hoch hitzebeständigem Edelstahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (6) mehrere um 180° gebogene, rückseitig abstehende Befestigungslaschen (9) mit Bohrungen (14) zur Aufnahme der Befestigungselemente hat, die sich in der Vorderansicht abgedeckt hinter der Prallplatte (6) befinden, so dass die Befestigungselemente von zur Rückwand (5) an der Prallplatte (6) abragenden Seitenwänden (18), die von den abragenden Befestigungslaschen (19) gebildet sind, auch seitlich abgedeckt sind.
  2. Pralleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (6) aus einem quadratischen Blech (10) mit jeweils zweifach nach hinten zu Befestigungslaschen (9) abgewinkelten Eckbereichen besteht.
  3. Pralleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gebläsebrenner (3) zugewandte Vorderseite der Prallplatte (6) ein gleichseitiges Achteck bildet.
  4. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Befestigungslaschen (9) sich auf den Winkelhalbierenden zwischen der horizontalen und der vertikalen Achse der Prallplatte (6) befinden.
  5. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (15) an der Rückwand (5) mit den Bohrungen (14) an den Befestigungslaschen (9) fluchten und einen 1 bis 2 mm größeren Durchmesser haben als die durch sie hindurchgeführten Befestigungsschrauben (8).
  6. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Befestigungsschrauben (8) und Muttern (17) bestehenden Befestigungselemente mittels Schweißpunkten (19, 20) gesichert sind.
  7. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (5) ebenfalls aus hitze- und/oder säurebeständigem Edelstahl besteht.
  8. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (5) kreisförmig ist und einen im Winkel von 90° nach außen gebogenen Ringrand (21) hat, der mit dem bündig abschließenden Rand (22) des Gehäuses (23) der Brennkammer (1) verschweißt ist.
  9. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Prallplatte (6) von 35 cm Breite der Abstand der Oberfläche der Prallplatte (6) zur Rückwand (5) ca. 3, 5 cm beträgt.
  10. Pralleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pralleinrichtung in der Brennkammer (1) eines Wärmetauschers angeordnet ist, bei dem sich in der horizontal ausgerichteten Brennkammer (1) im rückwärtigen Bereich ein zur Wärmetauschereinheit (2) führender Gaskanal (7) befindet.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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