DE2155583B2 - Wasserheizungskessel mit einem Sturzbrenner - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizungskessel mit einem Sturzbrenner, de>- mit einem in eine Brennkammer ragenden Zugrohr versehen ist sowie mit einem an das untere Ende der Brennkammer anschließenden im wesentlichen horizontalen Feuerraum.

Ein derartiger Wasserheizungskessel ist aus der Zeitschrift »Sanitäre Technik«, 8/1S56, S. 305 bis 308. bekannt, wobei jedoch die Flamme vollständig in dem horizontalen Feuerraum liegt. Die Nachteile dieser Ausführung sind, daß die Flamme gegen den Kesselboden schlägt und dabei ein starkes Verbrennungsgeräusch entsteht und daß das Wasser im wesentlichen nicht unmittelbar durch die Flamme sondern von den Abgasen geheizt wird. Die heißeste Stelle der Flamme wird überhaupt nicht ausgenutzt, was einen schlechten Wirkungsgrad zur Folge hat. Auch bei den Heizkesseln gemäß der deutschen Auslegeschrift 10 94 955 und der Schweiz. Patentschrift 3 45 729 liegt die Flamme sehr hoch oben in dem Kessel, wodurch auch hier nur eine unzulängliche Aufheizung des Wassers erreicht werden kann.

Bei den aus der deutschen Auslegeschrift 11 18 429 und dem deutschen Gebrauchsmuster 19 56 940 bekannten Heizkesseln, die jeweils mit einer Heizschlange versehen sind, liegt die Brennerflamme im obersten Bereich des Heizkessels. Diese Kessel weisen somit den Nachlei! auf, daß sehr ungleiche Temperaturen des Heizwassers auftreten. Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es natürlich möglich, die Höhe des Kessels zu verringern, wodurch aber das Fassungsvermögen vermindert wird und bei der Entnahme von sehr großen Flüssigkeitsmengen Temperaturschwankungen auch nur unvollkommen vermieden werden können, da dann das nachströmende Frischwasser nicht schnell genug erwärmt werden kann. Diese Erkenntnis hat demnach zu der Anwendung von Heizschlangen geführt, die aber relativ kompliziert sind und meistens auch nur das schnelle Heizen von relativ kleinen Durchsätzen gewähren, falls nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserheizungskessel zu schaffen, der bei großem Fassungsvermögen einen einheitlichen Temperaturverlauf längs der gesamten Kesselhöhe gewährleistet, ohne daß dabei ein störendes Verbrennungsgeräusch auftritt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand vom unteren Ende des Zugrohres bis zum unteren Ende der Brennkammer im wesentlichen der effektiven Länge der Brennerflamme entspricht.

Der Wasserheizungskessel nach der Erfindung benötigt zum Einbau nur eine verhältnismäßig kleine Bodenfläche und erzeugt im Betrieb nur ein geringes zulässiges Verbrennungsgeräusch. Außerdem hat der erfindungsgemäße Wasserheizungskessel einen besseren thermischen Wirkungsgrad und eignet sich insbesondere zur Anwendung als Raumheizvorrichtung und/oder als Warmwasserabgabevorrichtung imHaus-

Ein Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Versuchsheizungskessels,

F i g. 2 eine graphische Darstellung des Temperaturverlaufes in dem Versuchsheizungskessel nach F i g. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht eines ausgeführten Wasserheizungskessels.

Um die Bodenfläche zum Einbau eines Boilers mit großem Speichervolumen herabzusetzen wurde zuerst ein zylindrischer Kessel mit einer wesentlichen vertikalen Länge und verhältnismäßig kleinem Durchmesser hergestellt. Ein Druckstrahlbrenner wurde am oberen Ende dieses Trommelkessels angeordnet, so daß die Brennerflamme nach unten in eine zylindrische Brennkammer innerhalb des Trommelkessels gerichtet war. Auf diese Weise konnte die Bodenfläche zum Einbau des Boilers um die Länge des Brenners verringert werden, welcher bei horizontaler Anordnung an einer Seite des Boilers um eine wesentliche Strecke über die Seitenwand des Trommelkessels hinausragen würde.

Desweiteren wurde das Verbrennungsgeräusch, welches in einem üblichen Boiler mit horizontaler Flamme sehr wesentlich ist (etwa 70 Phon) und außerdem als sehr störend empfunden wird, da es Komponenten hoher Energie in dem niedrigen Frequenzbereich unterhalb 180 Hz aufweist auf etwa 48 Phon vermindert, da kein Aufprallen der Brennerflamme auf die Kesselwand vorliegt. Auch die Schallenergie in dem niedrigen Frequenzbereich wurde wesentlich herabgesetzt und das resultierende Geräusch enthielt hauptsächlich Komponenten hoher Frequenz, die leicht gedämpft werden können. Auf diese Weise wurde ein außerordentlich ruhiger Boiler geschaffen. Da jedoch dieser Boiler für ein großes Speichervolumen geschaffen wurde, war seine Höhe zu groß, so daß sich ungleiche Temperaturen der erwärmten Flüssigkeit entlang der Höhe des Boilers ergaben.

Der hohle, zylindrische Versuchsheizungskessel nach Fig. 1 hatte eine Höhe von 900mm, einen inneren Durchmesser von 200 mm und einen äußeren Durchmesser von 270 mm. Ein Druckstrahlbrenner wurde am oberen Ende des Heizungskessels angeordnet und die Brennerflamme war nach unten in die Brennkammer gerichtet. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter horizontaler Feuerraum ist am unteren Ende an die Brennkammer angeschlossen und mit demselben verbunden.

Für die verbrannten Gase sind senkrechte Rauchkanäle vorgesehen, die mit dem horizontalen Feuerraum verbunden sind. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen U-förmiger Kanal erreicht, der eine gute Verbrennung und einen guten Wärmeübergang ge-

währleistet. Bei einem Versuch mit einem Zugrohr von 70 mm Innendurchmesser konnte ;ine Wärmeleistung von 30.000 kcal pro Stunde erreicht werden. Bei einem Abstand des unteren Endes 2a des Zugrohres von 70 mm von der oberen inneren Wand des Heizu^gskessels 1 zeigt die Temperatur der äußeren Wandoberfläche des Heizungskessels einen wie durch die ununterbrochene Kurve in F i g. 2 dargestellten Verlauf. Dabei entspricht die Temperatur des erwärmten Wassers etwa der Temperatur der Kesselwand an der entsprechenden Stelle. Somit ergibt sich eine wesentliche Differenz der Temperatur des erwärmten Wassers zwischen dem unteren und dem oberen Teil des Wassers im Heizungskessel. Außerdem weist die Brennerflamme eine effektive Länge in der Größenordnung von nur 500 mm auf, sofern die effektive Länge der Brennerflamme bis zu einem Punkt entlang der vertikalen Länge des Heizungskessels reicht, bei dem die Differenz der Temperatur des erwärmten Wassers innerhalb 10°C liegt und die Flamme für das unterhalb dieses Punktes liegende Wasser nur eine geringe Wirksamkeit hat.

Bei einem anderen Versuch, wobei ein Zugrohr mit wesentlich größerer Länge verwendet wurde, war das untere Ende 2b des Zugrohres in einem Abstand von 300 mm von der oberen inneren Wand des Heizungskesseis angeordnet. Nach der Erwärmung hatte die äußere Wand des Heizungskessels einen Temperaturverlauf wie er in F i g. 2 durch die gestrichelte Kurve gekennzeichnet ist. Aus diesem zweiten Versuch ist erkennbar, daß wenn die Brennerflamme durch ein wesentlich längeres Zugrohres nach unten verschoben ist, das Wasser in dem Heizungskessel auch in seinem unteren Bereich erhitzt und damit eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur des Heizwassers im gesamten Heizungskessel erreicht wird.

Die F i g. 3 zeigt einen Heizungskessel 1 zur Aufnahme des zu erhitzenden Wassers. Dieser Heizungskessel 1 hat einen im wesentlichen U-förmigen Verbrennungskanal mit einer senkrechten Brennkammer, die mit einem horizontalen Feuerraum 4 verbunden ist, sowie mit zwei senkrechten Rauchkanäien 5 für die verbrannten Gase. Ein Zugrohr 2 rr.gt von einem Gebläse 12 des Brenners nach unten und läßt einen Abstand frei, der im wesentlichen der effektiven Länge der Brennerflamme entspricht. Innerhalb des Zugrohres 2 ist eine Düse (nicht dargestellt) zur Einleitung der Brenngase angeordnet, und eine Gassirömungsregelplatte (nicht dargestellt) ist in der Nähe des unteren Endes des Zugrohres 2 vorgesehen. Die Rauchkanäle 5 sind am oberen Ende mit einem Abgasstutzen 6 verbunden, der die verbrannten Gase durch einen Schornstein in die Atmosphäre ableitet. An einer Seite des Heizungskessels 1 ist ein Fenster 7 zum Beobachten der Brennerflamme und eine öffnung 8 zur Rußentfernung vorgesehen. An der anderen Seite des Heizungskessels 1 ist eine Kaltwasserzuführung 9 und eine Warmwasserabführung 10 angeordnet. Eine Frischluftzufuhröffnung ί 1 liegt über und in der Nähe der oberen Wand des Abgasstutzens 6.

Das Gebläse 12 ist über ein zürn Zwecke der Wartung schwenkbares Gelenk 13 an dem Heizungskessel befestigt. Der Heizungskessel 1 ist von einem Außengehäuse 14 umhüllt, das mit einem wärmeisolierenden und schalldämpfenden Material 15 ausgekleidet ist.

Um das Wasserspeichervolumen des Boilers weiter zu vergrößern ist es lediglich erforderlich, den Abstand der inneren Seitenwand des Heizungskessels vom Zugrohr 2 zu verkleinern, wobei die innere Seitenwand des Heizungskessels näher an den Umfang des Zugrohres zu liegen kommt, wie durch die zwei gestrichelten Linien in der Fig.2 angedeutet ist. In diesem Fall kann die engere innere Seitenwand des Heizungskessels auch als Zugrohr dienen, so daß kein separates Zugrohr erforderlich ist.

Da der Lufteinlaß nahe an dem Abgasstutzen liegt kann die einströmende Frischluft an dieser Stelle des Gerätes vorgewärmt werden, um somit den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. Desweiteren ist die Verbrennung nach unten gerichtet wodurch die senkrechte Brennkammer eine größere Länge erhält als bei dem üblichen Heizungskessel mit horizontalem Brenner. Damit erhalten die senkrechten Rauchkanäle für die verbrannten Gase auch eine größere Länge. Auch diese Vorteile tragen zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Boilers bei.

Außerdem kann durch Verwenden einer vertikalen Brennkammer entsprechender Länge das Aufprallen der Brennerflamme auf die Wand des Trommelkessels verhindert und somit das Verbrennungsgeräusch während des Betriebs vermindert werden.

Bei einem Vergleich des Verbrennungsgeräusches eines Heizungskessels nach der vorliegenden Erfindung mit einem üblichen Heizungskessel konnte mit Hilfe eines Schallmeßgerätes festgestellt werden, daß die Schallintensität der üblichen Heizungskessel 55 Phon beträgt bei der Messung nach einer Ä-Kurve, 70 Phon (ß-Kurve) und 80 Phon (C-Kurve), >m Gegensatz zu der geringen Schallintensität des erfindungsgemäßen Heizungskessels, welche 48 Phon (A-Kurve), 58 Phon (ß-Kurve) und 63 Phon (C-Kurve) betrug.

Hierzu 1. Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wasserheizungskessel mit einem Sturzbrenner, der mit einem in eine Brennkammer ragenden Zugrohr versehen ist sowie mit einem an das untere Ende der Brennkammer anschließenden im wesentlichen horizontalen Feuerraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand vom unteren Ende des Zugrohres (2) bis zum unteren Ende der '° Brennkammer im wesentlichen der effektiven Länge der Brennerflamme entspricht.

2. Wasserheizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Zugrohr (2) umgebende Bereich der Kesselbohrung einen '5 kleineren Querschnitt als die Brennkammer aufweist.

3. Wasserheizungskessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum

(4) durch senkrechte rohrförmige Rauchkanäle (5) *> mit einem in der Nähe einer Frischluftzuführung (11) angeordneten Abgasstutzen (6) verbunden ist.