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Brennkammer und Verwendung derselben Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkam- mer zur Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, mit seitlichen Öffnungen zur Brennerein- bringung und einem sie allseitig umschliessenden, wasserführenden Doppelmantel, und eine Verwendung derselben in einem Heizkessel mit Doppelbrennkam- mer, der dadurch mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden kann.
Kessel mit zwei Feuerungen bzw. mit der Möglichkeit zur Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen sind an sich bekannt. Bekannte Bauarten von zwei Brennstoffheizkesseln bestehen darin, dass zwei Feuerräume hintereinander liegen und durch abdeckbare Gitter miteinander verbunden sind, die am unteren Ende der die Feuerräume trennenden Zwischenwand angeordnet sind.
Bei einer solchen Anordnung wird jeweils ein Feuerraum von den Heizgasen beaufschlagt, wodurch die Heizflächen des anderen Feuerraumes nicht benutzt werden könne, was zur Folge hat, dass der Kessel grösser bemessen werden muss, wenn eine bestimmte Heizflächenleistung erreicht werden soll.
Hinzu kommt, dass bei derart ausgebildeten Kesseln in den meisten Fällen für den Betrieb des jeweiligen Feuerraumes Klappen oder Schieber umgestellt werden müssen.
Abgesehen von dadurch bedingtem zusätzlichen Bedienungsaufwand und der Verschmutzung der zu verstellenden Vorrichtungen, was eine Beeinträchtigung hinsichtlich ihrer Funktion und ihrer Haltbarkeit bedeutet, kann u. U. bei falscher Bedienung Explosionsgefahr bestehen.
Diese Nachteile hat man schon mit einem Kessel zu beseitigen versucht, der ebenfalls zwei durch eine wasserführende Zwischenwand voneinander getrennte Feuerräume aufweist, wobei die Feuerräume in einen gemeinsamen unmittelbar unterhalb der Kesseldecke verlaufenden Heizgaszug einmünden und die den Feuerraum begrenzenden wasserführenden Wände entge- gen der Zugrichtung abgewinkelt sind und mit Abstand von der Kesseldecke enden.
Bei diesem bekannten Lösungsvorschlag hat der zweite Feuerraum, in den der Brenner mündet, eine nach oben zeigende Öffnung und zwar am entgegengesetzten Ende von der Brennermündung. Bei dieser Anordnung besteht einmal die Gefahr, dass feste Brennstoffe in diese Kammer geworfen werden können, zum anderen ist die Heizgasführung ungünstig, sowohl in der Kammer selbst, weshalb sie einer Ausmauerung bedarf, als auch hinter der Kammer.
Bei weiteren ähnlichen Lösungen besteht die zweite Brennkammer lediglich aus einem abgetrennten Bereich des Brennraumes für feste Brennstoffe, wobei diese Brennkammer derart ausgebildet ist, dass die Heizgase des Öl- oder Gasbrenners ungehindert aus dieser Kammer abziehen können.
Der in dieser Hinsicht besser befriedigende Vorschlag, dass die ölbrennkammer aus einem sie allseitig umschliessenden Wassermantel mit einem Querschnitt gebildet ist, der etwa einer Langlochform entspricht, wobei im Bereich der unteren Hälfte der Kammer seitliche Öffnungen zur Brenneranbringung vorgesehen sind, während im oberen Bereich der Kammer in der dem Feuerraum für feste Brennstoffe zugewandten wasserführenden Wand eine abgeschirmte Längsöffnung vorgesehen ist, ermöglicht zwar eine höhere Wärmebelastbarkeit gemessen an den bereits bekannten Kesseln, hat jedoch den Nachteil, dass dieser Grenzen gesetzt sind, die, wie sich gezeigt hat, noch erweitert werden können.
Die Tendenz im Kesselbau weist heute in Richtung einer thermisch höheren Belastung, d. h. die Heizflä- chenbelastung wird angehoben, um die Kesselbaumasse kleiner gestalten zu können und um dadurch billiger zu bauen. Der Heizkessel gemäss oben genanntem Vorschlag liess eine solche höhere Belastung bereits zu, eine weitere Steigerung verbot sich jedoch wegen der Schwierigkeit bei der Wärmeabfuhr. Einen Heizkessel, insbesondere wenn es sich um kleinere Typen handelt,
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mit einem Zwangsumlauf des Heizmediums zu versehen, ist in der Regel zu kostspielig und würde einen solchen Kessel auch zu kompliziert machen.
Es bietet sich nun eine Möglichkeit, durch bauliche Massnahmen dafür Sorge zu tragen, dass keine örtliche über- hitzung und Dampfblasenbildung eintritt, die zu Geräuschbildungen und zu einer Behinderung der Wärmeabfuhr führen kann.
Hierfür sind besonders anfällig im Wassermantel der Brennkammer horizontal verlaufende Flächen, wie sie sich beispielsweise als untere Begrenzungswände für die Heizgasabzugsöffnung aus der Brennkammer ergeben unter denen sich Dampfblasen aus den hoch belasteten Bereichen des Wassermantels neben der Brennerflamme sammeln können.
In dieser Hinsicht stellt auch die abgebogene Kammerwandung als untere Begrenzung der Abzugsöffnung gemäss dem obigen Vorschlag einen Nachteil dar, da diese in die Brennkammer eingebogene Zunge thermisch besonders stark belastet ist, somit eine Dampfblasenbildung unterstützt und die Wasserzirkulation in diesem Kesselbereich behindert.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkammer, die diese Nachteile nicht aufweist.
Die erfindungsgemässe Brennkammer ist dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich der Brenn- kammer eine abgeschirmte Heizgasöffnung vorgesehen ist, deren ihrer horizontal verlaufenden Oberkante gegenüberliegende Unterkante einen in bezug auf die Längsachse der Brennkammer geneigten Verlauf aufweist.
Durch diese erfindungsgemässe Ausbildung der Heizgasabzugsöffnung können sich bildende Dampfblasen nach beiden Seiten abströmen, und ausserdem wird die Wasserzirkulation in diesem Kesselbereich verstärkt gegenüber der Ausbildung einer abgebogenen Kammerwandung im Bereich dieser Öffnung. Weiter kann diese Neigung derart angeordnet sein, dass die grösste senkrechte Öffnungsbreite auf der Seite der Brenneranordnung liegt, oder dass die untere Begrenzungswand der Öffnung V-Form hat.
Obgleich hierbei der untere Bereich der Öffnung nicht in die Brennkammer nach innen gebogen ist, womit ein Stau der Brenngase in der Kammer erzielt wird, um eine bessere Rückwirkung auf die Brennerflamme zu erreichen, ist ein solcher Stau auch bei dieser Ausbildungsform gewährleistet, denn die waagrecht brennende Öl- oder Gasflamme wird an der gegenüberliegenden Brennkammerwand nach oben geleitet und läuft im oberen Bereich der Brennkammer wieder zurück bis zum grössten Öffnungsbereich der Abzugsöffnung.
Als weitere vorsorgliche Massnahme gegen Dampfblasenbildung und zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit kann unterhalb der Abzugsöffnung gegebenenfalls auch in der gegenüberliegenden Kammerwand eine schräg verlaufende Leiste eingebaut werden, wodurch die sich im Bereich der waagrechten Ölflamme an beiden Wasserwänden bildenden, kleinen Dampfblasen unterhalb der Leiste nach der Seite in Zonen abgelenkt werden, wo die Wärmebeaufschla- gung geringer und das Wasser weniger erhitzt ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verwendung der erfindungsgemässen Brennkammer in einem Heizkessel mit Doppelbrennkammer.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel . mit eingesetzter zweiter Brennkammer gemäss der Erfindung; Fig. 2 eine schematisierte Ansicht der in Fig. 1 eingezeichneten, erfindungsgemässen Brennkammer von der Seite der Heizgasabzugsöffnung; und Fig. 3 eine Ansicht gemäss Fig. 2 mit abgewandelter Abzugsöffnung.
Wie Fig. 1 zeigt, ist im Kessel 1 die Brennkammer 2 für feste Brennstoffe durch den Einbau der Brenn- kammer 3 vom Abzugsraum 4 getrennt.
Die Brennkammer 3 hat einen inneren Querschnitt, der etwa einem Langloch entspricht. Die Kammer 3, die praktisch einem gesonderten Kessel im Gesamtheitskessel entspricht, erstreckt sich quer durch den Kessel 1 und ist von allseits wasserführenden Wandungen umgeben. Der Brenner 6 ist in die seitliche untere Kammeröffnung 7 eingesetzt. Die Brennkammer 3 hat zur Brennkammer 2 des Heizkessels 1 für feste Brennstoffe hin eine im wesentlichen horizontal verlaufende Öffnung 8, deren untere Begrenzungsfläche 9 geneigt ausgebildet ist. Durch diese Neigung wird, wie beschrieben, erreicht, dass sich unter dieser Fläche im Wasserraum sammelnde oder bildende Dampfblasen leichter zur Seite abfliessen können.
Der etwaige Heizgasverlauf in dieser Kammer ist in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet. Als weitere Massnahme gegen Dampfblasenbildung und zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit kann unterhalb der Abzugsöffnung 9 gegebenenfalls auch in der gegenüberliegenden Wandung der Brennkammer 3 eine schräg verlaufende Leiste 10 eingebaut sein, wodurch die sich im Bereich der waagrechten Ölflamme an beiden Wasserwänden bildenden, kleinen Dampfblasen unterhalb der Leiste 10 nach der Seite in Zonen abgelenkt werden, wo die Wärmebeauf- schlagung geringer und das Wasser weniger erhitzt ist.
An der Oberseite des Kessels 1 befindet sich eine Reinigungsöffnung 12 und an der Hinterseite des Kessels 1 ein Rauchgasabzug 13, der, aus der Zeichnung nicht sichtbar, mit dem hinteren Abzug 4 in Verbindung steht.
Die Ausbildungsform der Abzugsöffnung 8' gemäss Fig.3 ist insofern besonders vorteilhaft, als dadurch .der Strömungsweg in noch stärkerem Masse in eine U-förmige Bahn gezwungen wird, wodurch sich ein verstärkter Heizgasstau und damit eine günstige Rückwirkung .der Heizgase auf die Brennerflamme erzielen lässt.
Um zu vermeiden, dass bei der Benutzung von festen Brennstoffen diese bei Einfüllung in den Kessel in die Öffnung 8 bzw. 8' gelangen können, ist vor dieser Öffnung eine wasserführende Abschirmung 11 in die Brennkammer 2 eingebaut.
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Combustion chamber and use of the same. The present invention relates to a combustion chamber for the combustion of liquid or gaseous fuels, with lateral openings for the introduction of the burner and a water-carrying double jacket surrounding them on all sides, and a use of the same in a boiler with a double combustion chamber, which thereby can be operated with solid, liquid or gaseous fuels.
Boilers with two furnaces or with the possibility of burning solid, liquid or gaseous fuels are known per se. Known types of two fuel boilers consist in that two combustion chambers lie one behind the other and are connected to one another by coverable grids, which are arranged at the lower end of the partition separating the combustion chambers.
In such an arrangement, the heating gases act on one furnace, so that the heating surfaces of the other furnace cannot be used, which means that the boiler must be made larger if a certain heating surface output is to be achieved.
In addition, in the case of boilers designed in this way, in most cases, flaps or slides have to be switched over to operate the respective combustion chamber.
Apart from the additional operating effort caused by it and the contamination of the devices to be adjusted, which means an impairment in terms of their function and durability, u. There may be a risk of explosion if operated incorrectly.
Attempts have already been made to eliminate these disadvantages with a boiler which also has two fireboxes separated by a water-bearing partition, the fireboxes opening into a common hot gas flue running directly below the boiler ceiling and the water-bearing walls bordering the firebox angled against the direction of draw and end at a distance from the boiler roof.
In this known proposed solution, the second combustion chamber, into which the burner opens, has an opening pointing upwards, namely at the opposite end from the burner mouth. With this arrangement, there is the risk that solid fuels can be thrown into this chamber, and secondly, the heating gas flow is unfavorable, both in the chamber itself, which is why it requires a brick lining, and behind the chamber.
In other similar solutions, the second combustion chamber only consists of a separate area of the combustion chamber for solid fuels, this combustion chamber being designed in such a way that the heating gases from the oil or gas burner can be withdrawn from this chamber without hindrance.
The proposal, which is more satisfactory in this regard, that the oil combustion chamber is formed from a water jacket surrounding it on all sides with a cross-section that corresponds approximately to an elongated hole shape, with lateral openings for burner attachment being provided in the area of the lower half of the chamber, while in the upper area of the chamber A shielded longitudinal opening is provided in the water-carrying wall facing the firebox for solid fuels, although this enables a higher thermal load capacity compared to the already known boilers, but has the disadvantage that these limits are set, which, as has been shown, can be expanded .
The trend in boiler construction today points in the direction of higher thermal loads, i.e. H. The heating surface load is increased in order to be able to make the boiler construction smaller and thus to build cheaper. The boiler according to the above proposal already allowed such a higher load, but a further increase was not possible because of the difficulty in heat dissipation. A boiler, especially if it is a smaller type,
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Providing a forced circulation of the heating medium is usually too expensive and would also make such a boiler too complicated.
There is now a possibility to take structural measures to ensure that no local overheating and vapor bubble formation occurs, which can lead to the formation of noise and to an impediment to heat dissipation.
Areas running horizontally in the water jacket of the combustion chamber are particularly susceptible to this, as they arise, for example, as lower boundary walls for the heating gas outlet opening from the combustion chamber, under which vapor bubbles can collect from the highly stressed areas of the water jacket next to the burner flame.
In this regard, the bent chamber wall as the lower limit of the exhaust opening according to the above proposal is a disadvantage, as this tongue bent into the combustion chamber is particularly thermally stressed, thus supporting the formation of steam bubbles and hindering the water circulation in this boiler area.
The purpose of the invention is to create a combustion chamber which does not have these disadvantages.
The combustion chamber according to the invention is characterized in that a shielded heating gas opening is provided in the upper region of the combustion chamber, the lower edge of which, opposite its horizontally extending upper edge, has an inclined course with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber.
This inventive design of the heating gas discharge opening allows the vapor bubbles that are formed to flow off to both sides, and the water circulation in this boiler area is increased compared to the formation of a bent chamber wall in the area of this opening. Furthermore, this inclination can be arranged in such a way that the largest vertical opening width lies on the side of the burner arrangement, or that the lower boundary wall of the opening has a V-shape.
Although the lower area of the opening is not bent inwards into the combustion chamber, which results in a stagnation of the combustion gases in the chamber in order to achieve a better reaction on the burner flame, such a stagnation is also guaranteed in this embodiment because the horizontal Burning oil or gas flame is directed upwards on the opposite combustion chamber wall and runs back in the upper area of the combustion chamber to the largest opening area of the exhaust opening.
As a further precautionary measure against the formation of steam bubbles and to increase the flow rate, a sloping bar can be installed below the vent opening, if necessary, in the opposite chamber wall, so that the small steam bubbles forming in the area of the horizontal oil flame on both water walls below the bar to the side Zones are deflected where the heat application is lower and the water is less heated.
The invention also relates to a use of the combustion chamber according to the invention in a heating boiler with a double combustion chamber.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an example. They show: FIG. 1 a longitudinal section through a heating boiler. with inserted second combustion chamber according to the invention; FIG. 2 shows a schematic view of the combustion chamber according to the invention drawn in FIG. 1 from the side of the heating gas outlet opening; and FIG. 3 shows a view according to FIG. 2 with a modified vent opening.
As FIG. 1 shows, the combustion chamber 2 for solid fuels in the boiler 1 is separated from the exhaust chamber 4 by the installation of the combustion chamber 3.
The combustion chamber 3 has an inner cross section which corresponds approximately to an elongated hole. The chamber 3, which practically corresponds to a separate boiler in the boiler as a whole, extends transversely through the boiler 1 and is surrounded by walls that conduct water on all sides. The burner 6 is inserted into the lower side chamber opening 7. The combustion chamber 3 has towards the combustion chamber 2 of the heating boiler 1 for solid fuels a substantially horizontally extending opening 8, the lower boundary surface 9 of which is inclined. As described, this inclination ensures that vapor bubbles that collect or form in the water space can more easily flow to the side under this surface.
The possible heating gas course in this chamber is indicated in Fig. 2 by arrows. As a further measure against the formation of vapor bubbles and to increase the flow velocity, an inclined strip 10 can optionally also be installed below the vent opening 9 in the opposite wall of the combustion chamber 3, whereby the small steam bubbles forming in the area of the horizontal oil flame on both water walls below the strip 10 can be deflected sideways into zones where the heat application is lower and the water is less heated.
On the top of the boiler 1 there is a cleaning opening 12 and on the back of the boiler 1 there is a flue gas outlet 13 which, not visible in the drawing, is connected to the rear flue 4.
The design of the vent 8 'according to FIG. 3 is particularly advantageous in that it forces the flow path to an even greater extent into a U-shaped path, which results in increased hot gas accumulation and thus a favorable reaction of the hot gases on the burner flame leaves.
In order to avoid that when solid fuels are used they can get into the opening 8 or 8 'when they are filled into the boiler, a water-conducting screen 11 is installed in the combustion chamber 2 in front of this opening.