Apparat zur Verwertung der heissen Abgace von Heizhesseln, Öfen, Iferden, Verbrennungsmotoren, Kaminen ete. für die Bereitung von Warmwasser. Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Verwertung der heissen Abgase von Heiz kesseln, Ofen, Herden, Verbrennungsmotoren, Kaminen etc. für die Bereitung von Warm wasser.
Es ist bekannt, dass bei Öfen und Herden, besonders aber bei Kleinkesseln der Zentral- und Etagenheizungen, die keine Nebenzüge haben, die Feuergase mangelhaft ausgenutzt werden und mit hohen Temperaturen in den Schornstein treten. Da es sich bei letzteren meistens um Kessel im Dauerbrand handelt, ist dieser Wärmeverlust ein ständiger.
Es sind zwar schon viele Apparate zur Ausnut zung der abziehenden Wärme vorgeschlagen worden, aber alle haben unter anderem den Nachteil, dass sie den vom Kamin her zur Verfügung stehenden "Zug" stark schwä chen. wodurch die Verwendbarkeit der Ap parate in Frage gestellt wird, und zwar am empfindlichsten bei starker Ausnutzung die ser Gase und beim Anheizen der Kessel, wo das Kamin kalt und der Zug deshalb noch gering ist. Dabei ist das Mass der Ausnütz- barkeit der Rauchgase durch solche Verwer ter vollständig abhängig von dem Mass, in dem es gelingt, den Zugverlust zu vermeiden.
Die Neuerung dieser Erfindung besteht nun darin, dass die mit den Gasen in Berüh rung kommenden Körper, zwecks Verringe rung des Zugverlustes, die Form von Kör pern kleinsten Strömungswiderstandes haben, und dass der Apparat für die Abgase min destens einen regulierbaren direkten Abzugs..
kanal und ferner mindestens einen offenen Abzugskanal für die Ableitung der Abgase aufweist, welch letzterer allein mit wasser gekühlten Flächen versehen ist, das Ganze derart, dass bei Betriebsbeginn die Abgase zum grössten Teil ungedrosselt und unge- kühlt durch den ersten widerstandsschwäche ren Abzugskanal abgeleitet und erst beim Übergang zum Normalbetrieb des Kessels durch Schliessen oder mehr oder weniger star kes Drosseln dieses Abzugskanals eine wir bellose Umleitung der heissen Gase über den zweiten Abzugskanal zur Verwertung ihrer Wärme im Wassermantel in regelbarem Masse herbeigeführt werden kann.
Diese Umleitung geht um so besser, je mehr die wassergekühlten Kanäle um den Kanal b herum angebracht sind (Fig. 1).
Es ist aus werkstattechnischen Gründen vorteilhaft, diese Kanäle kreisförmig herzu stellen.
Die Zeichnung veranschaulicht durch Fig. 1, 2, 4 und 5 mehrere Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes; Abb. 3 zeigt schematisch die Verbindung des Ver werters mit dem Boiler.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 erhebt sich über dem Kessel A mit Abzugs kanal 13' der Raum y, welcher im obern Teil, wo er als Verwerter zur Bereitung von Warmwasser (Warmwasserbereiter) dient, einen zentralen rohrförmigen Abzugskanal b und einen dazu konzentrischen, ringförmigen Abzugskanal c aufweist. Beide Kanäle ver einigen sich oben im Sammelschacht d. Der zentrale Abzugskanal b, sowie der ringför mige Abzugskanal c erweitern sich am un tern Ende. Ersterer ist mit einem Drossel ventil f versehen, das als Hohlkörper ausge bildet und äusserlich der Form eines fallen den Wassertropfens möglichst nahe kommt.
Wie ersichtlich, haben die Abgase beim Nor malbetrieb des Warmwasserbereiters keine Drosselklappe, keine Umschaltklappe und keinen Schieber, die alle Wirbel und deshalb Zugverluste ergeben, zu passieren. Die Gase ziehen vom Raum J aus gerade und frei durch den Ringkanal c ab und erfahren fast keine und dann nur allmähliche seitliche Abweichungen von ihrer natürlichen geraden Bahn, was ein Minimum von Zugverlusten ergibt. Nach den bekannten Versuchen be treffend des Luftwiderstandes eines Körpers gibt die Tropfenform, die sogenannte Strom linienform des Körpers den strömenden Ga sen den geringsten Widerstand, deshalb ist es vorteilhaft, des Zugverlustes wegen, diese Form hier ebenfalls anzuwenden.
Diesem Zweck dient die allmähliche Zuspitzung der Wassermäntel, am untern und besonders obern Ende der Kanäle und ferner die er wähnte Tropfenform des Ventils f. Auch beim Übergang der Gase aus dem Kessel in den Abzugsschacht b finden diese durch die Gasführung des tropfenförmigen Ventils f den geringstmöglichen Widerstand, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist. Der Wassermantel i wird zweckmässig mit einem Isoliermantel J versehen. Die Kanäle b und c erweitern sich an ihrem untern Ende, wodurch sie den Eintritt der Gase erleichtern.
Das Ventil f wird durch Hebel g oder durch eine Sperrflüssigkeit vom Thermosta ten la betätigt. Der ringförmige Abzugs kanal c ist mit zwei Wassermänteln i und e ausgestattet, letzterer steht vom Abzugs kanal<I>b</I> ab. Der Thermostat lt liegt in einem dieser Wassermäntel. Bei der Temperatur grenze (zirka 55 ), wo das Wasser im Man tel in erhöhtem Masse beginnt Kesselstein abzusetzen, bewirkt er das Öffnen des Dros selventils f, dadurch eine weitere Erhöhung der Wassertemperatur und eine Kesselstein abscheidung verhindernd. Nach Sinken der Wassertemperatur unter diese Grenze, schliesst das Drosselventil den direkten Ab zug wieder ab.
Beim Anheizen des Kessels, wo der Zug noch gering und wo das Wasser in den Män teln<I>i</I> und c noch kalt ist, ist das Ventil<I>f</I> geöffnet. Der grösste Teil der Rauchgase entweicht direkt durch den Kanal b, der den geringsten Zugverlust verursacht. Wenn dann der Kessel gut brennt und das Kamin erwärmt ist, also wenn genügend Zug vor handen ist, wird das Ventil f von Hand ge schlossen und dadurch der Warmwasserappa- rat eingeschaltet. Die Rauchgase nehmen dann ihren Abzug durch den Kanal c, wo sie nun ausgiebig zur Erhitzung des Was sers ausgenützt werden. Solange der Kessel im Betrieb und -der Apparat eingeschaltet ist, wird sodann heisses Wasser erzeugt.
Natür lich sind an den Wassermänteln i und e die üblichen Entlüftungs- und Speisevorrichtun gen angebracht. Der Thermostat h ist zweckmässig mit dem Drosselventil f derart in Wirkungsver bindung gebracht, dass dieses zum Einschal ten des Apparates auch von Hand betätig- bar ist.
Die beiden Abzugskanäle b und c mün den in einen gemeinsamen Raum y und der Querschnitt desselben ist mindestens so gross wie der für die Gase freie Querschnitt der beiden Abzugskanäle zusammen. Der durch die Wände des Raumes y und durch das Ventil f für die Gase gebildete freie Quer schnitt ist geometrisch ähnlich oder gleich (zum Beispiel kreisringförmig) dem Quer- schnitt des Wassermantels e und Kanalwand b, dadurch wird es eben möglich, sowohl in den Kanal innerhalb, als auch ausserhalb des Wassermantels e, also in Kanal b oder c wir bellos und mit den geringsten seitlichen Ab lenkungen durch Betätigung des Ventils f umzuschalten.
Die Anordnung der Kanäle c auf beiden Seiten des Kanals b oder um den Kanal b herum spielt dabei eine sehr wich tige Rolle, denn die seitliche Ablenkung der Gase wäre bei Anordnung von zum Beispiel nur einem Kanal c neben dem Kanal b viel grösser als wenn der Kanal c ganz um den Kanal b herum angeordnet ist.
Zweckmässig hat der Gasaustrittsstutzen (B2 in Fig. 5) aus dem Kessel- oder Ofen deckel A mindestens den gleichen Quer schnitt -wie der Raum y, wodurch Stösse der Gase und Zugverluste durch eine unnötige Geschwindigkeitserhöhung durch einen zum Beispiel kleineren Austrittsstutzen B2 ver mieden werden. Die falsche Anordnung er sieht man am deutlichsten in Fig. 1, wo die Gase aus dem Kesseldeckel A zuerst durch den Stutzen Bi gezwängt werden müssen, bevor sie wieder in den grossen Raum y ge langen; währenddem sie nach Fig. 5 ohne Zugverlust in den Raum y gelangen.
In die sem vergrösserten Austrittsstutzen B2, der sich direkt an den Kessel A anschliesst, haben die Rauchgase eine kleinere Geschwin digkeit als bei den jetzigen Ausführungen dieser Stutzen und als nachher in den Ab zugskanälen b, c. Deshalb ist ein weiterer Vorteil dieser Ausführung der, dass die mit gerissenen Russ- und Staubteilchen im Stut zen B2 von den Gasen fallen gelassen werden und so nicht in die Abzugskanäle gelangen, wo sie die Heizflächen verschmutzen und dadurch deren Wärmeleitung beeinträch tigen würden.
Der Verwerter, immer der Einwirkun;; des Kamins ausgesetzt, steht dementspre chend immer unter Unterdruck. Durch jede Undichtheit würde also kalte Luft von aussen eingesaugt. Diese kalte Luft würde, falls sie <I>vor</I> dem Verwerter eintreten würde, die Rauchgase kühlen und die Wärmeleistung des Verwerters vermindern. Eine solche Un- dichtheit ist dort vorhanden, wo der Appa rat auf dem Kesseldeckel, respektive Kessel austrittsstutzen befestigt wird und wo der Thermostathebel g gelagert ist.
Letzterer fällt aber hier für eine Verminderung der Wärmeleistung deshalb ausser Betracht. weil hier die Hebellagerung an eine solche Stelle verlegt ist, wo die Rauchgase bereits ausge nützt den Verwerter verlassen. Die Befesti gung des Apparates mit dem Kesseldeckel muss aus dem gleichen Grunde gegen Luft eintritt abgedichtet sein und der Kesseldeckel muss dementsprechend mit einer Dichtungs rille oder ähnlichem versehen werden.
In Fig. 5 stellt B diese Dichtungsrille am Austrittsstutzen dar.
Ein weiterer Nachteil bestehender Abgas verwerter besteht darin, dass die Apparate rasch von den Rauchgasen zerfressen werden. Diese Erscheinung rührt daher, dass die vom Brennstoff herrührenden Rauchgase und die in diesen befindlichen Wasserdämpfe und Schwefelgase direkt an den kalten Wandun gen weit unter ihre mittlere Temperatur ab gekühlt werden, und zwar so tief, dass sie fast die Temperatur der kalten Wandungen annehmen.
Wenn diese Dämpfe der Gase sich dann kondensieren, so entsteht eine Säureflüssigkeit, die das Metall anfrisst. Es ist bekannt, diese Flüssigkeit in Abgasver wertern abzuleiten, was wohl zum Teil den Nachteil steuern mag, aber am besten ist ,offenbar bei Abgasverwertern die Verhinde- rung der Bildung solcher Flüssigkeit, wie dies bei den Verbrenn2@ngskammern von Leuchtgasapparaten bekannt ist.
Diese Ver hinderung der Schwitzwasserbildung ver stärkt auch die Zugwirkung des Kamins, da die nicht ausgeschiedenen Wasserdämpfe den Kaminzug erhöhen, was bei den geringen Zugstärken bei Abgasverwertern von grosser Bedeutung ist.
Diese Schwitzwasserverhin- derung kann dadurch geschehen, dass man an der Stelle, wo die Abgase zuerst mit den was sergekühlten Wandungen des Verwerters in Berührung kommen, die Wärmeleitfähigkeit dieser Wandungen verschlechtert, oder dass man das zufliessende kalte Wasser durch be reits erwärmtes Wasser vortemperiert, bevor es Wandungen trifft, die auf der andern Seite mit Gasen bespült werden.
Ersteres geschieht in Fig. 1 dadurch, dass die Wan dungen des Ringabzugskanals c zu dem bei i' bezw. er eingezogenen Unterteil des Wasser mantels i bezw. e derart emporgeführt wird, dass sie hier gleichsam als Isolierschirme be züglich der Wassermäntel dienen, so dass die aufsteigenden heissen Gase nicht sogleich di rekt mit den kalten Wandungen der Warm wassermäntel i und e in Berührung kommen können.
Ein ähnlicher Effekt zeigt sich auch beim zentralen Abzugskanal b. Auch dieser ist bei b' durch mindestens eine Isolierschicht gegen den Wassermantel e isoliert, so dass nur eine geringe Wärmemenge vom Abzugs kanal b zum Wassermantel e strömen kann und die Wandung des Abzugskanals rasch eine hohe Temperatur annimmt, womit auch hier die Schwitzwasserbildung (die beim An feuern durch Brennstoffe mit einem grossen Prozentsatz flüchtiger Bestandteile besonders gross ist), vermieden wird.
Durch das Einziehen des Wassermantels bei i' resp. e' wird vermieden, dass die Iso- lierschirme vom Wassermantel vorstehen und dadurch eine Staubablagerung begünstigen und zugleich den Kanalquerschnitt verrin gern.
Der Verwerter in Fig. 1 ist als Durch- strömapparat gebaut, das Wasser strömt ständig durch den Verwerter und ein nen nenswerter Wasservorrat ist nicht vorhanden. Fig. 2 hingegen zeigt eine Einrichtung mit Wasservorrat. Hier hat der Wassermantel k die Form eines Behälters, dessen äussere Di mensionen denen des Heizkessels entsprechen und bei dem der Thermostat h' im untern Teil des Behälters angebracht ist und durch Übertragungsflüssigkeit das Ventil f steuert.
Diese Einrichtung bedingt einen besonders grossen Schwitzwasserschutz des Behälters k, weil das Wasser im grossen Behälter verhält nismässig länger kalt bleibt.
Das kalte Wasser kann je nach Bedarf durch die Deckelöffnung in den Vorrats behälter eingeschüttet werden, oder es kann mittelst Rohrleitung hineingeleitet werden.
Die Wassermäntel i und e können auch zur Aufbereitung von Warmwasser in Boi lern, wie solches zu Toilette- und Bade zwecken, zum Abwaschen in der Küche etc. benötigt wird, dienen. Damit der Boiler auch jederzeit Wasser von der gewünschten Tem peratur liefern kann, ist es angezeigt, das zirkulierende Wasser so zu regulieren, dass jederzeit das Wasser mit der gewünschten Temperatur im Verwerter erzeugt wird, und so auch in den Boiler gelangt.
Diese Regulierung soll ohne Inanspruch nahme des Ventils f geschehen, welches ja nutzbare Rauchgaswärme unausgenützt ab lässt und deshalb erst bei Sättigung des Boilers mit Wärme in Funktion treten soll. Es muss also unabhängig vom Ventil f die Wassermenge reguliert werden.
Eine solche Regulierung ist in Fig. 3 dar gestellt, wo der höher als der Warmwasser bereiter gelegene Boiler 1'I1 mittelst -der Vor lauf- und Rücklaufleitungen 7n, n mit dem Abgasverwerter V, der hier nur äusserlich angedeutet ist, zu einem geschlossenen Kreis lauf zusammengeschlossen ist.
Da das Was ser in der Vorlaufleitung wärmer ist als in der Rücklaufleitung und das kalte Wasser bekanntlich schwerer ist, so drückt das kalte schwerere Wasser, das nach dem Warmwas serbereiter hinstrebt, das wärmere aus dem selben in den Boiler, so dass also die bekannte Zirkulation entsteht; diese Zirkulation ist um so rascher, je grösser die Temperaturdiffe- renz ist, und je höher ,die beiden Wasser säulen sind.
Wenn also der Boilerinhalt noch ganz kalt ist, das Wasser also ganz kalt in den Verwerter gelangt, wäre bei glei cher Temperatur in der Vorlaufleitung diese Zirkulation viel grösser, als wenn der Boiler inhalt bereits halb warm ist.
Dem steht aber gegenüber, dass die Zirkulation für jede Tem peratur in der Rücklaufleifung n. nur eine ganz bestimmte sein darf, damit die zur Ver fügung stehende Wärme der Rauchgase beim Eintritt von ganz kaltem, als auch bei stark vortemperiertem Wasser stets voll ausge nützt wird, und dass das Wasser, in der Vor- laufleitung jederzeit mit der gleichen Tem peratur, zum Beispiel 50 , in den Boiler ge langt.
Die Zirkulation des Wassers muss daher der Menge nach so abgestimmt werden, dass das Wasser bei Ausnützung von stets gleich viel Rauchgaswärme, also ohne Betäti gung des Ventils f, die gewünschte Tempera tur annimmt. Dies bewirkt ein Drosselven til o mit Thermostat p, die beide in der Rücklaufleitung n direkt vor dem Eintritt in den Abgasverwerter eingeschaltet sind und je nach der Höhe der Wassertemperatur in der Rücklaufleitung n diese Leitung mehr oder weniger abdrosseln, und zwar so, dass bei stets zunehmender Wassertemperatur in Rücklaufleitung n diese Leitung stets.
mehr und mehr geöffnet wird, was durch die be sonders ausgebildete Form des Drosselventils o erreicht wird. Der Thermostat p muss des halb in der Rücklaufleitung eingebaut sein, weil in der Rücklaufleitung die Wassertem peratur stark schwankt, die Zirkulations- regelung so also auch gross wird, während dem die Vorlaufleitung nur unmerkliche Temperaturschwankungen aufweisen soll.
Eine Drosselschraube s in der Vorlauf leitung nz zum Boiler gestattet eine Regelung von Hand der Durchlaufmenge des Wassers. Diese Schraube wird ein für alle Mal den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechend eingestellt.
In Fig. 4 ist eine ähnliche Ausführungs- form dargestellt, wobei aber der Boiler weg gelassen ist, dagegen die Vorlauf- und Rück laufleitungen m, n des Kreislaufes angedeu tet sind. Hier wird der Thermostat p gleich zeitig dazu verwendet, um mittelst eines Hebelgestänges )- bei erfolgter maximaler Wärmeaufnahme des Boilers das Drosselven til f im zentralen Abzugskanal b zu steuern und mittelst der Schraube s1 und Handräd chen s2 die Durchlaufmenge den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechend einzustel len.
Dabei sind die Verhältnisse im Hebel gestänge r so beschaffen, dass das Drossel- ventil f auch von Hand einstellbar ist. Zweck mässig wird diese ganze Steuerung fest mit dem -Verwerter zusammengebaut.
Bei Etagenheizungen ist die Höhe vom Verwerter bis zu dem im gleichen Stockwerk befindlichen Boiler sehr gering. Wie in Fig. <B>3</B> dargestellt, kann diese Höhe dadurch vergrössert werden, dass die Vorlaufleitung im Innern des Boilers gegen den kalten Boilerinhalt durch den Isoliermantel ml iso liert wird.
Zweckmässig werden die wasserführenden Teile aus verzinntem, hochwertigem Kupfer. das übrige aus billigem Schmiedeisenblech hergestellt. Das Drosselventil f kann aus Gusseisen oder aus stärkerem Eisenblech her gestellt sein.
An Stelle der Wassermäntel könnten auch Rohrschlangen verwendet werden. So- w 'hl Wassermäntel, als auch Rohrschlangen müssen zwecks Reinigung herausnehmbar sein.
Je nach den Platzverhältnissen kann der Apparat auch horizontal verlegt oder in ein Kamin eingebaut werden.
Zweckmässig wird die Abgasverwertungs- anlage mit Hilfsmitteln gekuppelt, die es ge statten, auch im Sommer, wenn keine Ab gase zur Verfügung stehen, Warmwasser in den Boiler oder Vorratsbehälter zu erhalten. Dies kann zum Beispiel durch Elektrizität oder Gas geschehen. Im ersten Falle erhält der Boiler, respektive Vorratsbehälter einen elektrischen Heizeinsatz. Wird Gas als Aus hilfsmittel gewählt, so wird in einem beson- deren Aasapparat das Warmwasser erzeugt und in den Boiler geleitet oder direkt ver braucht. In den beiden letztgenannten Fäl len wird also zum Verwerter noch ein Gas warmwasserapparat benötigt, der die Gesamt apparatur wesentlich verteuert.
Diesem Übel stand wird vorteilhaft dadurch abgeholfen, dass der Abgasverwerter selbst so ausgebildet wird, dass er im Sommer auch als Gasappa rat verwendet werden kann. Zu diesem Zweck wird der Schwitzwasserschutz des Verwerters mit Vorteil so ausgebildet, dass er auch zur Verhinderung von Schwitzwasser dieser aus Frischgas entstandenen Abgasen genügt. Zudem wird in den Verwerter ein Gasbrenner (als Bunsen- oder Leuchtgasbren ner ausgebildet) eingebaut.
Dieser Einbau kann so geschehen, dass der Übergang vom Abgasbetrieb in den Leuchtgasbetrieb oder umgekehrt rasch und leicht möglich ist; es ist dabei zu beachten, dass durch diesen Ein bau beim Abgasbetrieb keine Falschluft in den Verwerter gelangt. In Abb. 5 ist bei spielsweise ein solcher Einbau eingezeichnet. Dabei bedeutet T der Brenner mit Hals es und Brennerkopf t. G ist die Gaszuleitung mit der Gasdüse<I>y.</I> Die Verschlusskappe <I>L</I> ist mit Öffnungen q versehen, durch die bei Leuchtgasbetrieb die nötige Verbrennungs luft einströmen kann.
Durch einfaches Dre hen dieser Kappe L werden diese Luftöff nungen q geschlossen, wodurch bei Abgas betrieb der gefürchtete Falschlufteintritt ver hindert wird.
Die Zündöffnung z und die Zugunter- bruchsöffnungen "zu" sind aus dem gleichen Grunde mit Verschlusskappen versehen; die Öffnung des Zugunterbrechers dient beim Abgasbetrieb zugleich als Reinigungsöff nung.
Bei Leuchtgasapparaturen besteht die Ge fahr, dass bei Windanfall auf das Kamin die Luft im Kamin rückströmt, wodurch der Brenner ausgelöscht werden kann, was dann bei ausströmenden, unverbrannten Gasen züa Vergiftungen und Explosionen führen könnte. Diese Gefahr kann dadurch beseitigt werden, wenn der Brennerkopf aus dem Bereich der rückströmenden Luft (Lr in Fig. 5) gelegt wird. Beim Leuchtgasbetrieb ist das Ventil f geschlossen.
Eventuell vom Kamin her rück strömende Luft prallt auf Kanal b auf, ver liert seine Kraft durch die Zugunterbruchs- öffnungen "zu". Ein Teil gelangt geschwächt durch den Kanal c in den Raum y und könnte der Flamme gefährlich werden, wenn diese im Bereich dieser Luftströmung läge. Nach Abb. 5 ist deshalb der Brenner T mit einem solch langen Hals ic versehen, dass der Brennerkopf <I>t</I> unter das Ventil<I>f</I> zu liegen kommt. Dadurch wird die Gefahr .des Aus löschens verhindert.
Das Drosselorgan d kann mit dem Ther mostaten p so verbunden werden, dass nach Sättigung des Boilers 32 mit Wärme die Gas leitung automatisch geschlossen wird.
An Stelle von Leuchtgas kann auch ein anderes brennbares Gas oder eine brennbare Flüssigkeit verwendet werden.
Apparatus for the recovery of the hot waste from boilers, stoves, Iferden, combustion engines, chimneys etc. for the preparation of hot water. The invention relates to an apparatus for utilizing the hot exhaust gases from heating boilers, ovens, stoves, internal combustion engines, chimneys, etc. for the preparation of hot water.
It is known that in ovens and stoves, but especially in small boilers for central and floor heating systems that have no auxiliary drafts, the fire gases are insufficiently exploited and enter the chimney at high temperatures. Since the latter are mostly boilers in constant fire, this heat loss is constant.
Although many devices have already been proposed for utilizing the extracting heat, they all have the disadvantage, among other things, that they severely weaken the "train" available from the chimney. whereby the usability of the Ap parate is called into question, and most sensitive to heavy use of these gases and when heating the boiler, where the chimney is cold and the draft is therefore still low. The extent to which the flue gases can be used by such recyclers is completely dependent on the extent to which it is possible to avoid the loss of draft.
The innovation of this invention consists in the fact that the bodies that come into contact with the gases, for the purpose of reducing the draft loss, are in the form of bodies with minimal flow resistance, and that the apparatus for the exhaust gases has at least one adjustable direct vent.
channel and also has at least one open exhaust channel for the discharge of the exhaust gases, the latter being provided with water-cooled surfaces alone, the whole thing in such a way that at the start of operation the exhaust gases are largely unthrottled and uncooled through the first low-resistance exhaust channel and only during the transition to normal operation of the boiler by closing or more or less strong throttling of this flue duct, an infinite diversion of the hot gases via the second flue duct to utilize their heat in the water jacket can be brought about to a controllable extent.
This diversion is the better, the more the water-cooled channels are attached around channel b (FIG. 1).
For technical reasons in the workshop it is advantageous to make these channels circular.
The drawing illustrates by Fig. 1, 2, 4 and 5 several Ausführungsbei games of the subject invention; Fig. 3 shows a schematic of the connection between the processor and the boiler.
In the embodiment of Fig. 1, the space y rises above the boiler A with a discharge duct 13 ', which in the upper part, where it serves as a utilizer for the preparation of hot water (water heater), has a central tubular discharge duct b and a concentric duct having annular discharge duct c. Both channels agree at the top in the collecting shaft d. The central exhaust duct b and the ring-shaped exhaust duct c expand at the lower end. The former is provided with a throttle valve f, which forms out as a hollow body and externally comes as close as possible to the shape of a falling water droplet.
As can be seen, the exhaust gases have no throttle valve, no changeover valve and no slide, which result in all eddies and therefore draft losses, to pass during normal operation of the water heater. The gases withdraw from space J straight and freely through the annular channel c and experience almost no and then only gradual lateral deviations from their natural straight path, which results in a minimum of draft losses. According to the known experiments be on the air resistance of a body, the drop shape, the so-called current line shape of the body, the flowing Ga sen the lowest resistance, so it is advantageous to use this shape here because of the loss of tension.
This is the purpose of the gradual tapering of the water jackets, at the lower and especially the upper end of the channels and also the drop shape he mentioned of the valve f. When the gases pass from the boiler into the flue b, they also have the lowest possible resistance due to the gas routing of the drop-shaped valve f, as can be seen from FIG. The water jacket i is expediently provided with an insulating jacket J. The channels b and c widen at their lower end, making it easier for the gases to enter.
The valve f is actuated by lever g or by a barrier fluid from the thermostat la. The annular discharge channel c is equipped with two water jackets i and e, the latter protruding from the discharge channel <I> b </I>. The thermostat is in one of these water jackets. At the temperature limit (approx. 55), where the water in the jacket begins to deposit increased scale, it causes the throttle valve f to open, thereby preventing a further increase in the water temperature and preventing scale deposition. When the water temperature falls below this limit, the throttle valve closes the direct exhaust again.
When the boiler is heated up, where the draft is still low and the water in the jackets <I> i </I> and c is still cold, the valve <I> f </I> is open. Most of the flue gases escape directly through channel b, which causes the least amount of draft. When the boiler is burning well and the chimney is warmed up, ie when there is enough draft, valve f is closed by hand and the hot water apparatus is switched on. The flue gases then take their exit through channel c, where they are now used extensively to heat the water. As long as the boiler is in operation and the apparatus is switched on, hot water is produced.
Of course, the usual ventilation and feeding devices are attached to the water jackets i and e. The thermostat h is expediently connected to the throttle valve f in such a way that it can also be operated manually to switch on the apparatus.
The two exhaust ducts b and c open into a common space y and the cross section of the same is at least as large as the cross section of the two exhaust ducts free for the gases together. The free cross-section formed by the walls of the space y and the valve f for the gases is geometrically similar or the same (for example, circular) to the cross-section of the water jacket e and duct wall b, which makes it possible both in the duct inside and outside of the water jacket e, so in channel b or c we can switch bellos and with the slightest lateral deflections by actuating the valve f.
The arrangement of the channels c on both sides of the channel b or around the channel b plays a very important role, because the lateral deflection of the gases would be much greater if, for example, only one channel c next to the channel b was arranged than if the Channel c is arranged completely around channel b.
Appropriately, the gas outlet nozzle (B2 in Fig. 5) from the boiler or furnace cover A has at least the same cross-section -as the space y, whereby surges of the gases and draft losses are avoided by an unnecessary increase in speed through a smaller outlet nozzle B2, for example . The wrong arrangement can be seen most clearly in Fig. 1, where the gases from the boiler cover A must first be forced through the nozzle Bi before they go back into the large space y ge; while they get into the space y according to FIG. 5 without loss of tension.
In this enlarged outlet nozzle B2, which connects directly to the boiler A, the flue gases have a lower speed than in the current versions of this nozzle and than afterwards in the exhaust ducts b, c. Therefore, a further advantage of this design is that the cracked soot and dust particles in socket B2 are dropped by the gases and thus do not get into the flues, where they would contaminate the heating surfaces and thereby impair their heat conduction.
The exploiter, always the influence ;; exposed to the chimney, is accordingly always under negative pressure. Any leakage would suck in cold air from the outside. This cold air, if it entered <I> before </I> the user, would cool the flue gases and reduce the heat output of the user. Such a leak is present where the apparatus is attached to the boiler cover or boiler outlet nozzle and where the thermostat lever g is mounted.
The latter is therefore not taken into account here for a reduction in heat output. because here the lever mounting is relocated to such a point where the flue gases leave the recycler already used. For the same reason, the attachment of the apparatus to the boiler lid must be sealed against the ingress of air and the boiler lid must accordingly be provided with a sealing groove or similar.
In Fig. 5, B represents this sealing groove on the outlet nozzle.
Another disadvantage of existing exhaust gas recyclers is that the apparatus is quickly eaten away by the flue gases. This phenomenon is due to the fact that the flue gases from the fuel and the water vapors and sulfur gases contained in them are cooled directly on the cold walls far below their mean temperature, so deep that they almost assume the temperature of the cold walls.
When these vapors of the gases then condense, an acidic liquid is created that eats into the metal. It is known to divert this liquid in exhaust gas converters, which may well control the disadvantage in part, but the best thing, apparently with exhaust gas converters, is to prevent the formation of such liquid, as is known in the combustion chambers of luminous gas apparatus.
This Ver prevents the formation of condensation ver also strengthens the draft of the chimney, since the water vapors that are not excreted increase the chimney draft, which is of great importance in the case of flue gas recyclers with low draft.
This prevention of condensation water can be achieved by reducing the thermal conductivity of these walls at the point where the exhaust gases first come into contact with the water-cooled walls of the recycler, or by preheating the inflowing cold water with water that has already been heated it hits walls that are flushed with gases on the other side.
The former happens in Fig. 1 in that the Wan applications of the ring exhaust duct c to the at i 'BEZW. he retracted lower part of the water jacket i respectively. e is brought up in such a way that they serve as insulating screens with regard to the water jackets, so that the rising hot gases cannot immediately come into direct contact with the cold walls of the warm water jackets i and e.
A similar effect can also be seen in the central exhaust duct b. This is also insulated from the water jacket e at b 'by at least one insulating layer, so that only a small amount of heat can flow from the flue duct b to the water jacket e and the wall of the flue duct quickly assumes a high temperature, which also causes condensation to form here (which occurs during Firing on fuels with a large percentage of volatile components is particularly large), is avoided.
By pulling in the water jacket at i 'resp. e 'prevents the insulation screens from protruding from the water jacket and thereby promoting dust deposition and at the same time reducing the channel cross-section.
The recycler in FIG. 1 is built as a through-flow device, the water flows constantly through the reclaimer and there is no significant water supply. Fig. 2, however, shows a device with a water supply. Here the water jacket k has the shape of a container, the outer dimensions of which correspond to those of the boiler and in which the thermostat h 'is attached in the lower part of the container and controls the valve f by means of transmission fluid.
This device requires a particularly high level of protection against condensation water in the container k, because the water in the large container remains cold for longer.
The cold water can be poured into the storage container through the lid opening, or it can be fed in by means of a pipe.
The water jackets i and e can also learn for the preparation of hot water in Boi, such as is needed for toilet and bathing purposes, for washing dishes in the kitchen, etc., are used. So that the boiler can deliver water at the desired temperature at any time, it is advisable to regulate the circulating water in such a way that the water at the desired temperature is generated in the recycler at any time and thus also reaches the boiler.
This regulation should take place without using the valve f, which indeed lets usable flue gas heat from unused and should therefore only come into operation when the boiler is saturated with heat. The amount of water must therefore be regulated independently of valve f.
Such a regulation is shown in Fig. 3, where the boiler 1'I1, located higher than the hot water heater, forms a closed circuit by means of the supply and return lines 7n, n with the exhaust gas processor V, which is only indicated externally here run is merged.
Since the water in the flow line is warmer than in the return line and the cold water is known to be heavier, the colder, heavier water that strives for the hot water heater pushes the warmer water out of the same into the boiler, so that the known circulation arises; This circulation is the faster, the greater the temperature difference and the higher the two columns of water are.
So if the boiler contents are still very cold, i.e. the water reaches the processor very cold, this circulation would be much greater at the same temperature in the flow line than if the boiler contents are already half warm.
On the other hand, however, the circulation for each temperature in the return line may only be a very specific one, so that the available heat of the flue gases is always fully utilized when very cold and very preheated water enters , and that the water in the supply line always reaches the boiler at the same temperature, for example 50.
The circulation of the water must therefore be adjusted according to the amount so that the water assumes the desired temperature when using the same amount of flue gas heat, i.e. without actuating the valve f. This causes a Drosselven til o with thermostat p, both of which are switched on in the return line n directly before entering the exhaust gas reclaimer and depending on the level of the water temperature in the return line n throttle this line more or less, in such a way that at always increasing water temperature in the return line n this line always.
is opened more and more, which is achieved by the specially designed shape of the throttle valve o. The thermostat p must therefore be installed in the return line because the water temperature fluctuates strongly in the return line, so the circulation control is also large, during which the flow line should only show imperceptible temperature fluctuations.
A throttle screw s in the flow line nz to the boiler allows the flow rate of the water to be regulated manually. This screw is adjusted once and for all according to the respective operating conditions.
A similar embodiment is shown in FIG. 4, but the boiler has been left out, whereas the flow and return lines m, n of the circuit are indicated. Here the thermostat p is used at the same time to control the throttle valve f in the central exhaust duct b by means of a lever linkage) - when the boiler has absorbed maximum heat and to adjust the flow rate according to the respective operating conditions by means of the screw s1 and handwheels s2.
The conditions in the lever linkage r are such that the throttle valve f can also be adjusted by hand. Appropriately, this whole control is firmly assembled with the recycling device.
In the case of floor heating, the height from the user to the boiler on the same floor is very low. As shown in Fig. 3, this height can be increased by isolating the flow line inside the boiler from the cold boiler contents by means of the insulating jacket ml.
The water-carrying parts are made of high-quality tinned copper. the rest made from cheap wrought iron sheet. The throttle valve f can be made of cast iron or of stronger sheet iron.
Coiled pipes could also be used in place of the water jackets. Both water jackets and pipe coils must be removable for cleaning.
Depending on the space available, the device can also be laid horizontally or built into a chimney.
The exhaust gas recycling system is expediently coupled with aids that enable hot water to be supplied to the boiler or storage tank even in summer when no exhaust gases are available. This can be done for example by electricity or gas. In the first case, the boiler or storage container has an electrical heating element. If gas is chosen as the auxiliary means, the hot water is generated in a special carburetor and fed into the boiler or used directly. In the last two cases mentioned, a gas hot water apparatus is required for the recycler, which makes the entire apparatus much more expensive.
This problem is advantageously remedied by designing the exhaust gas processor itself so that it can also be used as a gas apparatus in summer. For this purpose, the condensation protection of the recycler is advantageously designed in such a way that it is also sufficient to prevent condensation from these exhaust gases resulting from fresh gas. In addition, a gas burner (designed as a Bunsen or illuminating gas burner) is installed in the recycler.
This installation can be done in such a way that the transition from exhaust gas operation to luminous gas operation or vice versa is quick and easy; It must be ensured that this installation prevents any false air from entering the recycler during exhaust operation. In Fig. 5, for example, such an installation is shown. T means the burner with the neck es and the burner head t. G is the gas supply line with the gas nozzle <I> y. </I> The sealing cap <I> L </I> is provided with openings q through which the necessary combustion air can flow in when the gas is operated.
By simply turning this cap L these Luftöff openings q are closed, whereby the dreaded false air inlet is prevented ver when exhaust gas operation.
The ignition opening z and the draft interruption openings "closed" are provided with sealing caps for the same reason; the opening of the draft interrupter also serves as a cleaning opening during exhaust operation.
In the case of luminous gas equipment, there is a risk that the air in the chimney flows back when there is wind on the chimney, which can extinguish the burner, which could then lead to poisoning and explosions in the case of escaping, unburned gases. This danger can be eliminated if the burner head is moved out of the area of the backflowing air (Lr in FIG. 5). The valve f is closed during lighting gas operation.
Any air flowing back from the chimney collides with channel b and loses its power through the draft interruption openings "closed". Part of it gets weakened through the channel c into the room y and could be dangerous to the flame if it were in the range of this air flow. According to Fig. 5, the burner T is therefore provided with such a long neck ic that the burner head <I> t </I> comes to rest under the valve <I> f </I>. This prevents the risk of deletion.
The throttle element d can be connected to the thermostat p so that after the boiler 32 is saturated with heat, the gas line is automatically closed.
Instead of luminous gas, another combustible gas or a combustible liquid can also be used.