DE1153504B - Heizkessel mit Brenner fuer fluessige oder gasfoermige Brennstoffe - Google Patents

Heizkessel mit Brenner fuer fluessige oder gasfoermige Brennstoffe

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DE1153504B
DE1153504B DEO6567A DEO0006567A DE1153504B DE 1153504 B DE1153504 B DE 1153504B DE O6567 A DEO6567 A DE O6567A DE O0006567 A DEO0006567 A DE O0006567A DE 1153504 B DE1153504 B DE 1153504B
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Germany
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gas duct
heating gas
combustion chamber
heating
burner
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DEO6567A
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Gustav Ospelt
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Hoval AG
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Hoval AG
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/001Guiding means
    • F24H9/0026Guiding means in combustion gas channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/282Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with flue gas passages built-up by coaxial water mantles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/48Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/50Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating domestic water tanks

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Description

  • Heizkessel mit Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf =en Heizkessel mit einer im wesentlichen waagerechten, von einem glockenförmigem Wassermantel eingeschlossenen Brennkammer, wobei in Achsrichtung von der offenen Seite her ein Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe derart in die Brennkammer hisneinragt, daß die Flammen in dem dem Brenner gegenüberliegenden Teil der Brennkammer um etwa 180° umgelenkt werden und ,die Heizgase durch eine an der Brennereinführseite eine Verbindung zwischen der Brennkammer und einem den Wassermantel ringzylindrisch oder in ähnlicher Form umgebenden Heizgaskanals frei lassende Wand in den Heizgaskanal geleitet werden. Bei. einem bekannten Heizkessel dieser Bauart streichen die Heizgase nach Austritt aus der Brennkammer axial an der Außenfläche des Wassermantels entlang. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges vom Heizgas zum Wassermantel sind hierbei an der Außenfläche des Wassermantels Drahtspiralen radial abstehend aufgeschweißt, deren Wirkung in einer Vergrößerung der wärmeaufnehmenden Oberfläche besteht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spezifische Leistung (kcal je Quadratmeter Heizfläche und Stunde) eines solchen Kessels zu steigern, um eine gedrängte raun- und baustoffsparende Bauweise zu erzielen.
  • Die Erfindung besteht darin, daß in dem Heizgaskanal der eingangs angeführten Gattung eine an sich bekannte, schraubenflächenartig gewundene und über die ganze Länge des Heizgaskanals sich erstreckende Leitwand von einer der radialen Weite des Heizgaskanals nahezu entsprechenden Höhe lose und längsverschiebbar angeordnet ist und daß die Brennkammer samt Heizgaskanal an der Brennereinführseite durch einen die Brennereinführöffnung aufweisenden, abnehmbaren Deckel abgeschlossen ist, der eine wenigstens dem Außendurchmesser des Heizgaskanals entsprechende Größe besitzt.
  • Schraubenflächenartig gewundene Heizgaszüge sind bei Kesseln an sich bekannt.
  • Durch die Ausbildung des Heizkessels nach der Erfindung wird der Heizgasweg an der äußeren Fläche des glockenförmigen Wassermantels wesentlich verlängert. Der Wärmeübergang zum Kesselwasser wird durch eine hohe Geschwindigkeit und Wirbelbildung der Heizgase im Heizgaskanal ebenfalls begünstigt. Dadurch kann die Kesselleistung auf ein Mehrfaches gesteigert werden, so daß sich eine wesentliche Verkleinerung der Gesamtausmaße trotz Leistungsverbesserung des Heizkessels ergibt. Voraussetzung für diese Steigerung der Kesselleistung sind aberruß-undablagerungsfreieHeizgaszüge: Dajedoch die schraubenflächenartigeLeitwand nicht als Wärme= tausahfläche gedacht ist, kann sie mit Spiel in dem den glockenförmigen Wassermantel umgebenden Heizgas kanal angeordnet sein, wodurch nach Entfernung des den Heizgaskanal überdeckenden Deckels die Leitwand als Ganzes zwecks Reinigung leicht herausgezogen werden kann. Diese Maßnahme ist für die Kesselleistung von ausschlaggebender Bedeutung, weil ein guter Wärmeübergang nur möglich ist, wenn, die unvermeidliche Rußablagerung mühelos von Zeit zu Zeit entfernt werden kann. Um hauptsächlich zu diesem Zweck die schraubenflächenartige Leitwand als Ganzes zu einem starren Gebilde zu machen, können die einzelnen Windungen der Leitwand an Längsstäben befestigt sein, die über die axiale Gesamtausdehnung derLeitwand reichenund zurBrennkammerachse Bleichlaufen. Die Leitwand ist dadurch leicht austauschbar, z. B. gegen eine solche mit kleinerer Steigung und mehr Windungen, also längerem, Weg der Heizgase. Auf diese Weise kann der Heizkessel leicht und einfach auf eine andere Kesselleistung umgestellt werden, was der Fabrikation und Lagerhaltung zugute kommt.
  • Die Heizgase werden im Verlauf ihres Weges im Heizkessel bis auf etwa 200° C abgekühlt, wodurch sich die Temperaturdifferenz gegenüber dem Kesselwasser ständig ändert. Infolge dieser sich verkleinernden Temperaturdifferenz und der sich durch die Abkühlung vermindernden Gasgeschwindigkeit wird der Wärmeübergang bei konstantem Querschnitt des schraubenförmigen Heizgaszuges an dessen Ende kleiner sein als am Anfang.
  • Zum Erzielen eines .gleichmäßigen. Wärmeübergangs über die ganze Länge des Heizgaszuges kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Steigerung dir. schraube 4ächenartigen Leitwand in Strömrichtung der Heizgase fortlaufend verkleinert werden. Dies geschieht` 'vorzupsyyeise in einem solchen Ausmaß, daß die;;Ü##chec@igkeit" der Heizgase gleichbleibt. .: ...t._. , .._ Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Heizgaskanal, in dem sich dies schraubenftächenartig gewundene Leitwand befindet, .von einem Wasserraum umgeben ist, der mit dem glockenförmigenWassermantel in Verbindung steht, weil dann der erhöhte Wärmeübergang sowohl an der Innenfläche als auch an der Außenfläche des schraubenförmigen Heizgaszuges stattfindet. Vorzugsweise kann auch der Boden des glockenförmigenWassermantels mitAbstand von dem Wasserraum umgeben, und an den so gebildeten Zwischenraum ein Austrittstutzen für die Heizgase angeschlossen sein. Das trägt ebe=nfalls zur Verbesserung der spezifischen Kesselleistung bei.
  • Die Erfindung ist an -Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben und zwar zeigt: Fig. leinen Heizkessel mit einem Feuerraumdruck von etwa 50 bis 100 mm Wassersäule und mit Warmwassererzeuger im senkrechten Mittelschnitt, Fig. 2 eine abgeänderte, besonders für kleine Einheiten mit einem Feuerraumdruck von etwa 2 bis 5 mm Wassersäule geeignete Bauart dieses Heizkessels und Fig. 3 in vergrößertem. Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1.
  • Der Heizkessel der Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem glockenförnnigen Wassermantel 2 und dem Wasserraum 1. Der Außenmantel des Wasserraumes 1 wird von einem stehenden, zylindrischen Mantel 3, einem: Boden 4 und. einem konkaven Deckel 5 gebildet. Die innere Begrenzung des Wasserraumes 1 besteht aus einem waagerecht eingesetzten, ebenfalls glockenförmigen Hohlzylinder, der auf einer Seite den zylindrischen Mantel 3 durchsetzt und auf der axial gegenüberliegenden Seite über einen Abzug stutzen 7 mit dem Schornstein. verbu=n=den ist. Im Inneren des Hohlzylinders 6 ist der glockenförmige Wassermantel 2 mit allseitigem Abstand koaxial angeordnet. Der Ölbrenner 8, in Hochdruckausführung mit einem Ventilator 10 versehen und ebenfalls koaxial eingesetzt, ragt in. die vom Wassermantel 2 gebildete Brennkammer 9 hinein. Der Ölbrenner ist an einem Deckel 11 befestigt, der z. B. mittels einer Keramikplatte 12 wärmeabgedämmt ist und den Hohlzylinder 6 nach außen abschließt.
  • Die Flamme des Brenners ist gegen den Doppelboden 13 des glockenförmigen Wassermantels 2 gerichtet. Die Wärme wird in der Brennkammer 9 im wesentlichen durch Strahlung übertragen. Die Heizgase nehmen den durch die Pfeile 14 und 15 angedeuteten Weg, werden also zweimal um je 180° umgelenkt und gelangen so in den Heizgaskanal16 zwischen dem Wassermantel 2 und dem Wasserraum 1 und von hier über den Bodenteil 17 des glockcnförmigen Wassermantels, wie durch Pfeile 18 angedeutet, in den mit dem Schornstein in Verbindung stehenden Abzugstutzen 7. Zwischen dem Wassermantel 2 und der Wärmedammplatte 12 ist ein scheibenförmiger Zwischenraum 16' vorgesehen, der die Brennkammer 9 mit dem Heizgaskanal 16 verbindet. Im Heizgaskanal16 ist eine schraubenflächenartig gewundene Leitwand 19 lose und längsverschiebbar angeordnet, deren Höhe der radialen Weite des Heizgaskanals nahezu entspricht. Durch die Leitwand 19 wird ein schraubenförmiger Heizgaszug 20 gebildet, der vom Heizgas, wie durch Pfeile 21 angedeutet,, der Länge nach durchström werden muß. Das Heizgas beaufschlagt hierbei gleichzeitig den Wassermantel 2 und die an den Heizgaskanal 16 angrenzende Wand des Wasserraumes 1 unter Wirbelbildung und mit hoher Geschwindigkeit, so daß .alle Voraussetzungen für einen bestmöglichen Wärmeübergang vom Heizgas zum Kesselwasser gegeben sind: Zur gegenseitigen Fixierung der einzelnen Windungen.- der Leitwand 19 sind axial verlaufende; durch Bohrungen der Leitwand hindurchgeführte und mit Gewinde versehene Längsstäbe 22 vorgesehen;, an welchen die einzelnen Windungen. der Leitwand je mittels zweier Schraubmuttem 23 in ihrer Lage befestigt sind (Fig. 3). Auf diese Weise bildet die Leimwand einen starren Einsatzteil:, der leicht als Ganzes herausgezogen werden kann. Wenn erforderlich; können die Abstände der einzelnen Windungen in Strömrichtung der Heizgase sich verkleinernd eingestellt werden, um in allen Teilen des Heizgaszuges 20 die besten Wärmeübergangsverhältnisse zu erhalten: Der Wasserraum des Wassermantels 2 steht über ei=nen etwa an tiefster Stelle angebrachten Stutzen 24 mit dem Wasserraum 1 in Verbindung. Hier tritt das Wasser in den. unteren Teil des Wassermantels 2 ein, der größtenteils von dem oberen Teil durch seitliche Wände 25 kleinerer Länge als die des Wassermantels 2 getrennt ist. Das Wasser wird, wie durch die Pfeile 26 angedeutet ist, gezwungen, an der dem Stutzen 24 gegenüberliegenden Stirnseite in. den oberen Teil. des Wassermantels überzutreten. Von hier erfolgt -der Abfluß wiederum an der Rückseite über ein Rohr 27, das z. B. in einen am Deckel 5 aufsitzenden, als Warmwasserbereiter dienenden Brauchwasserkessel 28 hineinragt.
  • Vor- und Rücklaufstutzen des Wasserraumes 1 für eine anzuschließende Sammelheizungsanlage sind mit 37, 38, mit 39 ist der Kaltwasserzulauf- und mit 40 der Warmwasserablaufstutzen des Brauchwasserkessels 28 bezeichnet. Mit 42 ist der den ganzen Heizkessel umgebende wärmedammantel bezeichnet.
  • Bei dem Heizkessel der Fig. 2 reicht der glockenförmige Wassermantel 2 bis an die Keramikplatte 12 des Deckels 11 heran. Zur Verbindung der Brennkammer 9 mit dem Heizgaskanal 16 ist der glockenförmige Wassermantel 2 im Bereich des ersten Teiles des durch die schraubenflächenartige Leitwand 19 gebildeten Heizgaszuges 20 ausgeschnitten. Dieser mit 43 bezeichnete Ausschnitt verbindet die Brennkammer 9 unmittelbar mit dem Heizgaszug 20. Der Ausschnitt 43 ist durch die Wandflächen 44 und 45 des Wassermantels 2 und die Keramikplatte 12 begrenzt. Die Abwicklung des aus dem Wassermantel 2 ausgeschnittenen Teils hat also im dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Dreiecks. Die in eine Ebene abgewickelten Kanten der Flächen 44 und 45 bilden zwei Seiten dieses Dreiecks. Die Heizgase verlassen die Brennkammer 9 auf dem durch die Pfeile 46 angedeuteten Weg.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Heizkessei mit einer im wesentlichen waagerechten, von einem glockenförmigen Wassermantel eingeschlossenen Brennkammer, wobei in Achsrichtung von der offenen Seite her ein Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe derart in die Brennkammer hineinragt, daß die Flammen in dem dem Brenner gegenüberliegenden Teil der Brennkammer um etwa 180° umgelenkt werden und die Heizgase durch eine an der Brennereinführseite eine Verbindung zwischen der Brennkammer und einem den Wassermantel ringzylindrisch oder in ähnlicher Form umgebenden Heizgaskanal frei lassende Wand in den Heizgaskanal geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Heizgaskanal (16) eine an sich bekannte, schraubenflächenartig gewundene und über die ganze Länge des Heizgaskanals sich erstreckende Leitwand (19) von einer der radialen Weite des Heizgaskanals nahezu entsprechenden Höhe lose und längsverschiebbar angeordnet ist und daß die Brennkammer samt Heizgaskanal an der Brennereinführseite durch einen die Brennereinführöffnung aufweisenden, abnehmbaren Deckel (11) abgeschlossen ist, der eine wenigstens dem Außendurchmesser des Heizgaskanals (16) entsprechende Größe besitzt.
  2. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizgaskanal (16) von einem Wasserraum (1) umgeben ist, der mit dem glockenförmigen Wassermantel (2) in Verbindung steht (Fig. 1).
  3. 3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der schraubenflächenartig gewundenen Leitwand (19) in Ström-2 der Heizgase abnimmt, vorzugsweise so, daß die Geschwindigkeit der Heizgase in dem Heizgaskanal (16) gleichbleibt.
  4. 4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen der Leitwand (19) an über deren axiale Gesamtausdehnung reichenden, zur Brennkammerachse gleichlaufenden Längsstäben (22) befestigt sind (Fig. 1).
  5. 5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstäbe (22) die Leitwand (19) durchsetzen, mit Gewinde und beiderseits der Leitwandwindungen mit Muttern (23) auf den Längsstäben versehen sind (Fig. 3).
  6. 6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der glockenförmige Wassermantel bis an den die Brennereinführöffnung aufweisenden, abnehmbaren Deckel heranreicht, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmige Wassermantel (2) in dem dem Brenner (8) zugekehrten Teil Durchtrittöffnungen (43) für die Heizgase von der Brennkammer zum Heizgaskanal aufweist (Fig. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 343 262, 345 607, 349 547; USA: Patentschrift Nr. 2 674 981; Zeitschrift »Sanitäre -Technik«, 1955, S. 320.
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