DE2820832A1

DE2820832A1 - Kessel, hauptsaechlich fuer warmwasser-etagenheizungen

Info

Publication number: DE2820832A1
Application number: DE19782820832
Authority: DE
Inventors: Mihaly Juhasz; Bela Keserue
Original assignee: TOTKOMLOSI VEGYESIPARI SZOEVET
Current assignee: TOTKOMLOSI VEGYESIPARI SZOEVET
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1978-12-07
Also published as: CS207720B2; SE7805677L; CH630168A5; HU173477B; FR2392330A1; US4196700A; JPS5416746A; DE2820832B2; YU125878A; IT1095520B; IT7823747A0

Description

DIPLINCHEINZBARDEHLE . M'inchen, 12 '

DIPL. CHEM. DR. PETER FÜRNISS PATENTANWÄLTE

Aktenzeichen: Unser Zeichen: ρ 2712

Anmelder:

Totkomlosi Vegyesipari Szövetkezet Lenin-Straße 63
5940 Tbtkomlos
Ungarn

"Kessel,hauptsächlich für Warmwasser-Etagenheizungen"

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Kanzlei: Hemottra&e 15, München aa

KESSEL, HAUPTSÄCHLICH MfR WARMWASSER-ETAGENHEIZÜKGEH

Die Erfindung betrifft einen Kessel, der hauptsächlich für Warmwasser-Etagenheizungen von Eigenheimen, kleineren

Il

Gemeinsohaftshäusern, kommunalen Anlagen und Ahnlichen ein· gesetzt werden kann· Der erfindungsgemässe Kessel kann in erster Linie mi,t'öl, jedoch genauso mit Gas, bzw· mit festem Brennstoff - Kohle - betrieben werden·

Für solche Zwecke werden zur Zeit vorwiegend Gliederkesse 1 aus Gusseisen, oder Stahlblech verwendet·

A 1442-3636 KH/MaE

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Die Kessel avs Gusseisen haben einen hohen Bedarf an Werkstoffen und Giesserei-Kapazität, der Transport und die Unterbringung sind infolge des hohen Gewichtes umständlich» ihre Reparatar ist kompliziert· Die Wasserwege weisen geringe Querschnitte und viele Richtungsänderungen auf, aus diesem Grunde ergibt eich hinsichtlich der Zirkulation ein hoher Reibungs-, bzw. Prallwiderstand. Infolge der hohen Wandstärken ist der Wärmeübergang ungünstig, die spezifische Wärmedurchgangszahl ist gering. Die Herstellungskosten und somit auch der Verkaufspreis der Gusseisenkessel sind hoch. Die Leistung dieser Kessel bewegt sich innerhalb enger Grenzen - 10-20 % der Uennleistung. Bereits geringfügige Änderungen im Wärmebedarf erfordern eine Erhöhung der Anzahl der Glieder, bzw· der Grb'sse derselben. Dies ist mit einer erheblichen Mehrleistung an Montagearbeiten verbunden.

Die Stahlblech-Kessel werden in liegender oder stehender Ausführung gebaut· Die ersteren haben einen Feuerraum mit viereckigen, oder kreisförmigem Querschnitt und horizontal angeordneter Brenneranlage, die letzteren hingegen einen ' Feuerraum mit kreisförmigem Querschnitt und an dessen oberem • Teil angebrachten Brennern·

Die Trennwände der Kessel liegender Anordnung sind ebene Flächen., deshalb müssen aus Festigkeitsgründen entweder Versteifungen angebracht, oder höhere Wandstärken gewählt werden als es von wärmetechnischem Standpunkt aus notwendig ist« Di Versteifung bedeutet eine kompliziertere Herstellung, einen höheren strömungstechnischen Widerstand, eine unbestimmte, mit Kalkulation nicht verfolgbare Zirkulation, sowie aus Sicherheitegründen eine geringere spezifische Wärmebelastung Di· höhere Wandstärke hingegen verursacht neben einem h&jsere Materialaufwand auch einen ungünstigeren Wärmeübergang« Der !•üllungsgrad des Feuerraumes mit viereckigem Querschnitt is

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vom Standpunkt der Flamme aus ungünstig. Die Rauchgaewege weisen mehrere Hichtungsänderungen auf, «as zu einem hohen rauchgaBseitigen Kesselwiderstand führt« Der Wärmeübergang gestaltet sich infolge der ebenen Flächen ungünstig, die wasserseitige Wassersteinablagerung ist grosser und infolge deesen der Wärmeübergang schlechter. Die Abmessungen dieser Kessel sind infolge der aufgezählten Nachteile - im Verhältnis zu der Wärmeleistung - ziemlich gross·

Bei den Kesseln stehender Bauart verursacht die Ab-

grenzung der Strahlungs- und der konvektiven Heiaflächen Schwierigkeiten bei der Herstellung· Um einen entsprechenden feuerungstechnischen Zustand herbeizuführen, sollen - mit erheblichem Arbeitsaufwand - zusätzlich Blechtrennwände eingebaut werden· Diese Wände sind einer erhöhten Wärme- und.

Korrosionsbelastung ausgesetzt, sollen daher aus aufwändigeren Werkstoffen besserer Qualität hergestellt werden, als dies sonst notwendig wäre· Der Kessel bedarf einer kostspieligen Isolierung, seine Leistung und auch sein Wirkungsgrad sind gering·

Aufgabe der Erfindung ist die Gestaltung eines Kessels mit geringem Gewicht und Materialaufwand, jedoch mit hohem Wirkungsgrad und geringem Raumbedarf, der die nachteiligen Eigenschaften der bekannten Etagekessel nicht aufweist· Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass in dem PalIe, wenn die Feuerraumwandβ des Kessels nicht aus glatten Blech, sondern aus von dem anzuwärmenden Wasser quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases durchgeströmten Rohren ausgebildet werden, der Wärmedurchgang der Wärmeverteilung im Feuerraum angepasst wird, und die Strömungsverluste der Bauch gaewege auf ein Mindestmass herabgesetzt werden, duroh güns tige herstellungstechnologische und konstruktive Massnahmen eine maximale Wärmeabgabe und ein hoher feuerungs- und wäxne-

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technischer Wirkungsgrad gesichert werden können.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde die gestellte Aufgabe erfindungsgemäss mit einem Kessel gelöst, der einen Feuerraum, mit diesem in Verbindung stehende, aus waooerführenden Rohren ausgebildete Merabranwände, Sammler und diesen angeschlossene Vorlauf- bzw. Rücklaufleitung, sowie eine rauchgasableitende Öffnung aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die den Feuerraum begrenzenden Wände zumindest teilweise aus wasserleitenden Rohren bestehen, die quer zu der Strömungsrichtung der im Feuerraum strömenden Rauchgase angeordnet sind und die die räumlich übereinanderliegenden, im wesentlichen zur Ströraungsrichtung der Rauchgase parallel verlaufenden Sammler, und zwar den rücklaufneitigen unteren Sammler mit dem vorlaufseitigen oberen Sammler verbinden·

Gemäss eines vorteilhaften Merkmales <\er Erfindung enthalten die Seitenwände des Feuerraumes bogenförmige, zweckmässig zueinander senkrecht angeordnete gerade Strecken aufweisende Rohre, die mit den räumlich zueinander sowohl senkrecht, als auch waagerecht verschoben angeordneten Sammlern einen im Querschnitt betrachtet wesentlich viereckigen Feuerraum mit abgerundeten Ecken bilden·

flach einem weiteren vorteilhaften Kennzeichen der Erfindung münden die Rücklauf- und Vorlaufleitung den Heiz- systems im Bereich der maximalen spezifischen Wärmebelastung der Feuerraumheieflachen in den Sammler» bzw. gehen sie von dort aus·

Gemäss eines zweckmässigen kennzeichnenden Merkmales ' der Erfindung sind in der Rückwand des Kessele eohlitzartige rauchgasableitende öffnungen auegebildet» die einen Teil der Höhe des Kesselraumes einnehmen, jedoch günetigerweise ein Drittel der Höhe nicht überschreiten und durch bogenförmige

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/IO

Flächen begrenzt siud. Es ist weiterhin zweckmäßsig, wenn der Kessel in der Breite der rauchgasableitenden öffnungen - vorteilhaft in der gesamten Breite des Kesselraumes - ein von diesen öffnungen ausgehendes, in den Abgaskanal des Kessels mündendes, sich von der Öffnungsreihe in Richtung Abgaskanal - von oben betrachtet günstigerweiee trapezförmig - verjüngendes Rohrstück, zweckmässig einen Anschluss-Stutzen aufweist.

Pur eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform ist kennzeichnend, dass zwischen dem Feuerraum und der Hinterwand zumindest eine, zur Strömungsrichtung der Rauchgase quer verlaufende, zweckmässig vertikale Trennwand eingebaut ist, in der im oberen Kesselbereich durch bogenförmige Flächen begrenzte, schlitzartige rauchgasableitende öffnungen ausgebildet sind, die einen Teil der Kesselraumhöhe, zwer< · massig weniger als ein Drittel derselben, einnehmen und in der Breite des Kesselraumes in einer Reihe verlaufen. Bei einem Kessel mit öl- oder Gasfeuerung wird zwischen die Trennwand und die Hinterwand zweckmässig auch noch eine Leitwand mit unten angebrachten rauchgasableitenden öffnungen eingebaut·

Der erfindutgsgemässe Kessel weist solche vorteilhafte, neue Wirkungen auf, über die die herkömmlichen, zur Zeit bekannten Konstruktionen nicht verfügen und die im folgenden beschrieben werden.

Da die Rauchgase nicht entlang ebener Wände und zur Wasserströmung nicht parallel, sonder quer strömen, besitzt der Kessel einen ausgezeichneten Wärmeübertragungskoeffizienten· Infolge der geringen Wandstärken ist auch der Wänoeleitkoeffizient des Kessels hoch·

Die spezifische Wärmebelastung der Feuerraum-Heizflächen iet wesentlich höher» als die der zur Zeit bekannten Etagen-

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kessel· Etwa 85 % der dem Feuerraum zugeleiteten Wärmeenergie, also ihr beträchtlicher Anteil wird durch Gesamtstrahlung und durch Konvektion Über die Feuerraumflächen dem Wasser übergeben· Daraus folgt, dass an geringen Flächen eine hohe Wärmeabgabe zu erreichen ist, wobei die Rauchgaß-Austrittstemperatur niedrig ist, also nur geringe konvektive Heizflächen einzubauen sind· Daraus folgt unter anderem, dass die Gesamtgrösse /Volumen und Gewicht/ des Kessele wesentlich unter dem Gewicht der zur Zeit bekannten Etagenkessel liegt.

Infolge der Herabsetzung der Strömungsverluste auf einen Minimalwert ist der Zugbedarf des Kessels günstig· Bei Kesseln mit einer Nutz-Wärmeleistung bis etwa 60000 kcal/h beträgt der Zugbedarf 2-3 nun WS, bei einer Wärmeleistung von ca· 150000 kcal/h aber 3-4 mm WS. Die notwendige Schornsteinhöhe beträgt im ersteren Fall 4-6 m, im letzteren Fall 6-8 m; die Schornsteinhöhe kann also der Gebäudehöhe angepasst werden·

Die wärme- und feuerungstechnischen Tarameter des Kessels sind ebenfalls ausgezeichnet· Bei ölfeuerung beträgt der COg-Wert etwa 14,8 %, der CO^j^-Wert etwa 15,5 %₉ die Luftüberschusszahl liegt also unterhalb von 1,05· Der Wärmeinhalt und die Temperatur des aus dem Feuerraum austretenden Rauchgases können auf sehr niedrigen, optimalen Werten etwa auf 160-180 ⁰C gehalten werden· Das ist die Toraussetzung dazu, dass die rauchgasseitigen Verluste durch Einbau von geringen konvektiven Heizflächen auf ein Minimum reduziert werden können· Bei einer so geringen Rauchgas-Austrittstemperatur und einem isolierten Kesselkörper ist' der Wärmeverlust minimal, der Kesselwirkungsgrad beträgt hiermit 91-92 %, womit der Wirkungsgrad von 85-86 % der zur Zeit bekannten Kesse; 1 modernster Bauart wesentlich tibertroffen wird· ' '

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Die Festigkeitsverhältnisse des Kessels sind ausserardentlich günstig· Den üblichen Druck von 40 m WS vorausgesetzt erreicht die notwendige Wandstärke der Warmwasaerrohre den Wert von 0,5 mm nicht. Da die Herstellung des Kessels aus praktischen Gründen unter Verwendung von Rohren mit einer Wandstärke unterhalb 2,5 ram nicht möglich ist, beträgt der Korroeionszuschlag statt dem vorgeschriebenen Wert von 1 mm mehr als 2 mm. Daraus folgt wiederum, dass die Materialbeanspruchung des Kessels verhältnismässig gering, seine Lebensdauer lang und seine Sicherheit maximal sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Kessels besteht darin, dass die Anzahl der plötzlichen Richtungswechsel und Querschnittsänderungen um etwa 40-50 % geringer ist, als bei den herkömmlichen Bauarten, d. h. der Prallwiderstand des Kessels im Verhältnis zu dem bekannten gering ist.

Die Zirkulation des Kessels kann auch mit Kalkulation bestimmt werden und der Wärmetransport kann der Wärmeverteilung des Feuerraumes angepasst werden. Die Zirkulation ist zweckmässig der Wärmebelastung der Heizflächen entsprechend bestimmt, eine schädliche Überbeanspruchung durch die Wärmebelastung kann daher bei den Heizflächen nicht auftreten· Der Anschluss-Stutzen der Vor- und Rücklaufleitung liegt in der Mittellinie des maximalen Wasaerdurchsatzes, was nicht nur wärmetechnische Vorteile bietet, sondern wodurch auch die Richtungsänderungen und so auch der Prallwiderst and hier am geringsten sind..

In der strömungBtechnischen Verbindung zwischen dem Kessel und dem jeweiligen Etagenheizsystem sichert jener Itastand, dass die Höhe der Mittellinie des Kessels über dem Boden wesentlich geringer - demzufolge der Abstand

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zwischen der Mittellinie der Vorlaufleitung und der Heizkörper wesentlich grosser - ist als bei den bekannten Etagen-, bzw· Warmwasserkesseln, im Zirkulationssystem der Heizung ein· grössere Druckhöhe· Dies ergibt einen günstigeren Wärmetransport und eine intensivere Zirkulation, so dass im zentralen Heizsystem von 1-2 stöckigen Gebäuden /Eigenheime, Gerneinechaftshäuser, kommunale Gebäude usw./ auch ohne den Einbau einer Zirkulationspumpe ein genügend hoher wirksamer Druck gesichert werden kann.

XO Der erfindungsgemässe Kessel ist auch hinsichtlich der Fertigungstechnologie günstig gestaltet· Ein Herstellerwerk •von mittelmössiger Ausrüstung - wo die Bedingungen für qualizifierte Schweissarbeiten und Rohrbiegungen gegeben sind - kann ohne zusätzliche Investitionskosten für die serienmässige Fertigung des erfindungsgemässen Kessels eingerichtet werden· Der Bedarf an Rohrleitungsmaterial von lediglich zwei - drei Abmessungen ermöglicht das Anlegen eines Vorrates, vereinfacht die Materialbeschaffung und bietet durch eine Mechanisierung minimalen Ausmasses eine

Möglichkeit zur Automatisierung der Arbeitsprozesse·

Die Leistung des erfindungsgemässen Kessels kann innerhalb nelter Grenzen geändert werden· Eine Typenänderung wird Dur notwendig, wenn die geforderte Leistung die Nennleistung des Kessels um etwa 50 % übersteigt· Die Wärmeversorgung von Wohngebäuden und kommunalen Gebäuden kann daher auch bei . ihrer Erweiterung um etwa 50 % mit Verwendung des ursprünglich eingebauten Kessele, ohne dessen Umbau, gesichert werden. In den Rauchgaswegen des Kessels sind die Querströmungen das mehrfache der Querströmungen in den bekannten Etagen« bzw· Warawasserkesseln· Dies ist ebenfalls ein wichtiger Faktor bei der Erhöhung des Wärmedurchganges und bei dem Erreichen einer Rauchgae-Au8trittetemperatür von 160-180 ⁰C, die für den op-

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timalen Wirkungsgrad am günstigsten ist.

Die Erfindung wird an Hand eines AusführungsbeispieleH nachfolgend ausführlich erläutert.

In den Zeichnungen sseigen:

Pig. 1 einen erfindungsgemäsoen Kessel mit ölfeuerung

perspektivisch, mit zum Teil entfernten Kessel wänden dargestellt?
Pig· 2 einen senkrechten Schnitt nach Linie X-X in

Pig. Ii
^O Pig· 3 in perspektivischem Schema die Wärmebelastunga-

und Wärmetransportverhältnisse in einem er-,-f indungsgemässen Kessel;

Pig. 4 einen erfindungsgemässen Kessel mit Kohlenfeuerung im Schnitt entlang der Linie A-A in !5 Pig. 6;

Pig. 5 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie B-B

in Fig. 4;
Pig. 6 den erfindungsgemässen Kessel zur einen Hälfte

in Ansicht aus Richtung C in Pig. 4» zur anderen

2Q Hälfte im Schnitt entlang der Linie D-D in Pig. 4$

Pig· 7 ein Detail der Hälfte des Kessels geraäss Figuren 1-2 und 4-6 in horizontalem Schnitt und iß grösserera Masstab·

Der Feuerraum 1 des Kessels gemäss Fig· I wird durch P₅ eine Stirnwand 2, eine Rückwand 3, sowie Seitenwände 4 und begrenzt· Sämtliche Wände werden aus Rohren 6 und aus die Rohre miteinander verbindenden Blechstreifen 7 hergestellt /Pig. 7/· Die Rohre 6 können Stahlrohre oder Rohre aus legiertem Material sein und sind mit den Blechstreifen 7 mittels Sch eissnähte 8 verbunden« Es ist zweckmässig, wenn die Breite I₁ der Blechstreifen 7 kleiner ist als der Aussendurchmesser I₂ der Rohre 6· Die Rohre 6 und die Blech- .

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streifen 7 bilden selbstverstandlieh eine geschlossene, zusammenhängende Fläche, so dass eine Membranwand zustande kommt·

In die Stirnwand 2 wird ein Stirnblech 9 und in dieses ein an sich bekannter Ölbrenner 10 eingebaut. Der Ölbrenner befindet sich etwa im unteren Drittel der inneren Höhe h des Feuerraumes 1 und in der Hälfte von dessen Breite b_. Das Stirnblech 9 ist oben von einem horizontalen Rohr 11 abgeschlossen«

Die Rohre und Blechstreifen der Seitenwände 4 und 5 bestehen aus gebogenen Rohren 6, bzw. aus den Blechstreifen 7· Jedes aus einem gebogenen Rohr und aus Blechstreifen bestehendes Glied enthält zueinander senkrecht stehende Teile, die zweckmässig kreisförmig abgekantet sind, wobei das eine Teil senkrecht, das andere hingegen waagerecht steht. Die Länge des senkrechten Teiles übersteigt die Länge des horizontalen Teiles· Dies bedeutet, dass der Innenquerschnitt des Feuerraumes 1 im wesentlichen die Form eines stehenden Viereckes aufweist /Fig· 5/· Die abgekanteten Bereiche der Seitenwände 4 und 5 befinden sich im Querschnitt betrachtet diagonal einander gegenüber·

An den anderen zwei einander gegenüber diagonal liegenden Ecken des Viereckes verlaufen den Feuerraum 1 entlang zwei Sammler 14 und 15· In den Sammler 14 mündet die RUcklauf leitung 12 des Heizsystems ein, wobei aus dem Sammler 15 die Vorlaufleitung 13 dieses Heizsystems ausgeht·

Die Rohre 6 der Seitenwände 4 und 5 verbinden den . Sammler 14 der Rücklauf leitung 12 des Heizsystems mit dem Sammler 15 der Vorlaufleitung 13» sie verlaufen also quer zur StrömungsrJ,chtung Y der Rauchgasströme k^» kg /Fig. 2/ und bilden statt glatter Flächen eine aus halben Rohren gebildete, heraus ragendθ Rippen enthaltende innere Feuerraum-

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Wärmeübertragsfläcae· An solchen Flächen iBt die Wänaeübergabe wesentlich intensiver als an glatten Flächen· Die Seitenwände 4 und 5 des Feuerraumes sind Strahlungsflächen, d. h. die Wärme wird dem Waseer, das in den diese Wände bildenden Rohren 6 strömt, durch Strahlung übergeben· Das z. B· Gusseisen-, oder Blechheizkörper enthaltende Heizsystem ist ein an sich bekanntes, mit Pumpen oder mit Gravitation arbeitendes System·

Die Achsen Y₁ und Y₂ der Rücklaufleitung 12 und der Vor-

laufleitung 13 münden zweckmässig in der gleichen vertikalen Ebene in den .Sammler 14, bzw. 15· Diese Ebene verläuft in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Mitte der Länge a des Feuerraumes 1, kann sich aber auch anderswo befinden. Natürlich ist es am günstigten, wenn die Vorlauf- und Rücklaufleitung im Bereich der maximalen spezifischen Wärmebelastung T der Feuerraumheizflächen in die Sammler 14, bzw· 15 einmünden bzw« von dort ausgehen· Pfeil c, bezeichnet die Zulaufrichtung des kalten, Pfeil d, die Austrittsrichtung des im Kessel erwärmten Wassers· Der Feuerraum 1 wird gemäss Fig. 6 an der der Stirnwand gegenüberliegenden Seite durch eine quer stehende zur Achse χ des Kessels senkrechte Trennwand 16 abgeschlossen· Etwa im oberen Drittel dieser Trennwand wurden die Blechstreifen 7 /siehe auch Fig· 6/ herausgeschnitten, wodurch sich im oberen Teil der Trennwand 16 längliche schlitzartige öffnungen 17 zwischen den benachbarten vertikalen Rohren 6 bilden. In je einem Abstand e. von der Trennwand 16 und der Rückwand 3 verläuft zwischen diesen Wänden eine Leitwand 18, in deren unterem Drittel die Blechstreifen 7 herausgeschnitten sind, so dass sich hier die öffnungen 17 unten befinden· Die Rückwand und die Trennwand 16 sind einander gleich ausgeführt, d. h. die schlitzartigen Öffnungen 17 befinden sich bei beiden im

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oberen Drittel. Bei Kesseln von grösserer Leistung ist die Form der entlang des !Anfanges der vertikalen Wände 16, 18, bzw. 2 und 3 verlaufenden Rohre 6a mit jener der Rohre 6 identisch, ihr Durchmesser ist jedoch grosser. Bei Kesseln von kleinerer Leistung sind die Durchmesser sämtlicher Zirkulationsrohre gleich·

Der erfindungsgemässe Kessel arbeitet wie folgt: Der Zustrom der heissen Rauchgase vom ölbrenner 10 in den Feuerraum 1 erfolgt in Richtung des Pfeiles f, das zu erwärmende Wasser tritt in Richtung des Pfeiles £ in den Sammler 14 ein, von dort strömt es in die gebogenen Rohre 6, aus denen die,-Seitenwände 4 und 5 bestehen, dann von hier aus in den Sammler 15 der Vorlauf leitung 13· Das Rauchgas durchströmt den Kessel, wie dies in Fig· 2 dargestellt worden ist, das Strömungsbild wird durch die punktierten Pfeile k^, k^> gut veranschaulicht· In Fig. 2 ist der Strahlungsbereich des Kessels - der im wesentlichen dem Feuerraum 1 entspricht -mit Bezugsnummer I der Bereich des konvektiven Wärmeüberganges hingegen mit Bezugsnummer II bezeichnet· Mit Pfeilen k^ wird jener Rauchgasetrömungsweg dargestellt, bei dem die Wärme durch Strahlung an die Wände 4 und 5 abgegeben wird, wobei die Pfeile kg die konvektive Wärmeabgabe darstellen· Das in den Rohrwänden des Kessels auf diese Weise erwärmte Wasser wird mittels Methoden, die an sich bekannt sind, im Heiz system in Umlauf gehalten. Die Abgase verlassen den Kessel in Richtung des Pfeiles k,.

In Fig· 1 ist gut zu erkennen, dass die länglichen, vertikalen, schlitzartigen Öffnungen 17, die an allen drei Querwänden - in der Trennwand 16 und in der Leitwand 18, sowie in der Rückwand 3 - angebracht sind, zwischen Rohren mit Kreisquerschnitt, d.h. zwischen abgerundeten, bogenförmigen Flächen verlaufen; die Strömungsverluste und damit auch der Zugbedarf

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sind demzufolge minimal. Die Öffnungen 17 sind mit Distanz und zueinander parallel angeordnet, wodurch sie die turbulente Rauchgasströmung in eine laminare Strömung umwandeln· An die Öffnungen 17 in der Rückwand 3 wird ein von der gesamten Breite des Kessels ausgehender Anschlusstutzeη angeschlossen /dieser Anschlusstutzen 26 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 und 5 besonders gut zu sehen/, der die Öffnungen 17 mit dem Abgaskanal 28 des Kessels verbindet. Der laminare Charakter der Gasströmung ergibt einen weiteren wichtigen Paktor bei der Herabsetzung der StrömungsVerluste und des Zugbedarfes auf ein Minimum, was hingegen eine Voraussetzung dazu ist, dass sich im Feuerraum 1 feuerungstechnisch optimale Bedingungen einstellen: Feuerraumdruck gleich Null, eine im Querschnitt annähernd homogene Strömung, eine vollkonmene Vermischung von Brennstoff /Öl oder Gas/ und luft, ein geringer Luftüberschuss, ein guter Flammen-Ftillungsgrad, eine optimale Verbrennungsgeschwindigkeit, und als Resultat aller dieser Faktoren eine vollkommene Verbrennung· In Fig. 3 sind die Kurven der spezifischen Wärmebelastung, sowie jene für Mass und Verteilung des WSnnetransportee der Feuerraumheizflächen des Kessels dargestellt· Die Seamier 14 und 15 und die sich an diese anschliessenden Rücklaufleitung 12 und Vorlaufleitung 13 des Kessels sind auch hler angeführt, die Rohre 6 hingegen sind nur teilweise und mittels Striehpunkt-

2! linie dargestellt. Die Form der Kurve S der spezifischen Wärmebelastung ist im wesentlichen der Form der Kurve T gleicht die das Ausmass und die Verteilung des Wärmetraneportes repräsentiert. Das bedeutet, dass sich das Temperaturmaiiaua der Feuerraumheizflächen dort befindet, wo der Waeeerdurchaats /41* Wfcsatrgeschwindigkeit/ in den Rohren 6 der gröeete let· Dies folgt daraus, dass das Rohr 12 an den Saanler 14 und dta Rohr 13 an den Sammler 15 in der Mitte dee Saeelers angt-

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schlössen sind· Die Rohrachsen Y^, Y₂ befinden sich in der Halbierungslinie der Länge a der Sammler, d. h. die Eintrittsstellen der Vor- und Rücklaufleitung fallen in die Mittellinie des höchsten Wasserdurchsatζθβ und auch die Teaperatur des aus dem ölbrenner IO austretenden Rauchgases ist im mittleren reich des Feuerraumes 1 maximal· Wie sich die Feuerrauintemperatur - vom Mittelpunkt aus in der Längsrichtung /in der Richtung der Mittellinie Z-X/ - ändert, d. h· den beiden Enden des Feuerraumes zu abnimmt, so nimmt in den Rohren 6 auch der Wasserdurchsatz und damit natürlich auch der Wärme transport beiderseits von der Mitte aus ab. Die Rauchgastemperatur beträgt z· B. b~eim Erreichen der Trennwand 16 550-600 ⁰C, beim Verlassen des Kessels hingegen 160-180 ⁰C.

In den Figuren 4-6 ist ein erfindungsgemässer Kessel mit Kohlenfeuerung dargestellt, dessen grundsätzlicher Aufbau mit dem Aufbau des in Fig. 1 dargestellten identisch ist; die gleichen Konstruktionselemente sind daher mit den dort bereits verwendeten Bezugsnummern bezeichnet. Hier ist der Feuerraum über dem Rost 21 ausgebildet, unterhalb desselben hingegen befindet sich ein Aschenraum 20. In der Stirnwand 2 sind Türen und 23 ausgebildet, die durch stirnseitig^ waagerechte Querrohre 24 voneinander getrennt sind« Sie Tür 22 befindet sich oben, die Tür 23 hingegen unten; durch erstere gelangt die Kohle auf den in dem Feuerraum 19 angebrachten Rost 21, durch die lttfctere kann die Asche aus dem Aschenraum 20 entfernt werden· In dem den Türen 22, 23 gegenüberliegenden Teil des Kessels - in Strömungsrichtung am Ende des Feuerraumes 19 ist ebenfalle eine Trennwand 16 eingebaut, die oben mit öffnungen 17 versehen ist. In der Rückwand 3 sind die öffnungen unten angebracht, hier treten auch die Rauchgase aus deal konvektiven WÄrmeübertragungebereich aus. Hinsichtlich Aufbau, Funktion, sowie Vorteile entspricht dieses Ausführungsbeiepiel der

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im Zusammenhang mit den Figuren 1-3 und 7 bereite ausführlich beschriebenen Ausführungsform. In Figuren 4-5 ist der an die Öffnungen 17 der Rückwand 3 von auesen angeschlossene, die Rauchgase ableitende Anschlusstutzen 26 gut zu erkennen. Die Breite dieses Stutzens ist bei der Rückwand 3 der Breite b des Kessels gleich, von dort aus verengt sich der Stutzen von oben gesehen auf die Breite g des Abgaskanals 28, in dem auch eine Klappe 27 eingebaut ist. Die Höhe m des Anschlusstutzens ist im wesentlichen mit der Höhe m der schlitzartigen Offnungen

IQ in der Rückwand 3 identisch· Durch diese Ausführung der Rauchgasableitung können die Strömungsverluste wesentlich verringert werden, was wiederum zur Verminderung des Zugbedarfes beiträgt! letztere hingegen ist eine wichtige Bedingung der Schaffung von optimalen feuerungstechnischen Bedingungen im Feuerraum· Es sei bemerkt, dass die Rauchgasableitung bei der Aueführungsform nach Figuren 1 und 2 ebenso ausgebildet ist, nur der Anschlussstutzen 26 wird dort an das obere Teil der Rückwand 3 angeschlossen, da die öffnungen 17 dort angebracht sind. Die Verjüngung des Anschlusstutzens 26 ist in Fig. 1 nicht zu sehen, da dieser von anderen Teilen verdeckt ist.

Die Erfindung beschränkt sich naturgemäss nicht auf die als Beispiel angeführten Ausführungsvarianten, sondern kann innerhalb des durch die Ansprüche definierten Patenteohutzbegehrens in zahlreichen Ausführungsvarianten realisiert werden· Es sei bemerkt, dass im Hinblick auf die Form der öl- oder Gasflamme ein kreisförmiger Feuerraumquerschnitt als ideal angesehen werden kann. In diesem Fall liegen die waagerechten Sammelleitungen der Vor- und Rücklaufleitungen in der gleichen vertikalen Ebene und die Seltenwände des Kessele werden von

2Q jenen halbkreisförmigen wasserleitenden Rohren gebildet, die. in diese Sammler münden. Die Ausführung dieser Lösung ist jedoch mit feztigunget'echniechen Schwierigkeiten verbunden, in bestimmten Fällen kann ihre Anwendung dennoch nicht ausgeschlossen werden·

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Kessel hauptsächlich für Warmwasser-Etagenheizungen, der einen Feuerraum mit diesem in Verbindung stehende, aus wasserführenden Rohren ausgebildete Membranwände, Sammler und diesen angeschlossene Vorlauf- und Rücklaufleitung, sowie eine rauchgasableitende öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die den Feuerraum /1/ begrenzende Wände /4, 5/ zumindest teilweise aus wasserleitenden Rohren /6/ bestehen, die quer zu der Strömungsrichtung /Y/ der im Feuerraum /1/ strömenden Rauchgase angeordnet sind und die die räumlich übereinanderliegenden, im wesentlichen zur Strömungsrichtung /Y/ cfer Rauchgase parallel verlaufenden Sammler, undzwar den rücklaufseitigen unteren Sammler /14/ mit dem vorlaufseitigen oberen Sammler /15/ verbinden· 2* Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände /4» 5/ des Feuerraumes /1/ bogenförmige, zweckmässig zueinander senkrecht angeordnete, gerade Strecken aufweisende Rohre enthalten, die mit den räumlich zueinander sowohl senkrecht, als auch waagerecht verschoben angeordneten Sammlern /14t 1 / einen im Querschnitt betrachtet wesentlich viereckigen Feuerraum /1/ mit abgerundeten Ecken bilden.

3· Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Rücklaufleitung /12/ bzw. die Vor- laufleitung /13/ des Heizsystems im Bereich der maximalen spezifischen Wärmebelastung /T/ der Ftuerraumheiiflachen in die < Sammler /14 bzw. 15/ einmünden bzw. von dort ausgehen.

4· Kessel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in der den Feuerraum /1/ in Strömungerichtung der Rauchgase betrachtet vorne abschliesoende Stirnwand /2/ ein ölbrenner /10/ angeordnet ist, dessen horizontale Achse zweckmässlg im unteren Drittel der Feuerraumhöhe /h/ und in der Hälfte der Feuerraumbreite /b/ verläuft.

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5· Kessel aaoh einem der A'uprüche 1-3, dadurch g β kennzeichnet , dass im Feuerraum /19/ ein zur Aufnahme von f\aateu Brean^ioEion - vorwiegend Kohle - geeigneter Rost /21/ eingebaut und unter diesem ein Aschenraum /20/ ausgebildet ist·

6· Kessel nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet , dass in der Rüokwand /3/ des Kessels mit bogenförmigen Flächen begrenzte schlitzartige, das Rauchgas ableitende Öffnungen /17/ ausgebildet sind, die einen Teil der Kesselraumhölie /h/ einnehmen und deren Höhe /m/ zweckmässig etwa ein Drittel derselben /h/3/ nicht übersteigt.

7· Kessel nach Anspruch 6. dadurch gekennzeich net, dass die Rückwand /3/ vertikale Rohre /6/ enthält und dass die schlitzartigen Öffnungen /17/ zwischen den bogen förmigen Flächen dieser Rohre /6/ verlaufen.

8· Kessel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass er in der Breite der rauchgasableitenden öffnungen /17/ - vorteilhaft in der gesamten Breite des Kessel- rauraes /b/ - von diesen Öffnungen /17/ ausgehend und in den Abgaskanal /28/ des Kessels mündend ein Rohrstück, eweckmässig einen Anschlusstutzen /26/ aufweist, dessen Querschnitt sich in Richtung Abgaskanal - in Draufsicht vorteilhaft trapezförmig - verjüngt.

9· Kessel nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem Feuerraum /1/ und der Rückwand /3/ mindestens eine, zweckmässig vertikale Trennwand /16/ quer zur Strömungsrichtung /Y/ der Rauchgase eingebaut ist, in der im oberen Kesselbereich mit bogenförmigen Flächen begrenzte, schlitzartige rauchgasleitende öffnungen /17/ in einer Reihe entlang der Breite /b/ des Kesselraumes ausgebildet sind, deren Höhe /m/ einen Teil der Höhe des Kessel raumes /h/ einnimmt und zweckmässig etwa ein Drittel der-

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BAD ORIGINAL

selben /h/3/ nicht übersteigt.

10· Kessel nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kessel mit Öl- oder Gasfeuerung zwischen der Trennwand /16/ und der Rückwand /3/ eine mit diesen parallel verlaufende Leitwand /18/ eingebaut ist, die zweckraässig von beiden in gleichem Abstand /e/ engeordnet ist, in deren unterem Teil die mit bogenförmigen Flächen begrenzten, schlitzartigen rauchgasableitenden Öffnungen /17/ ausgebildet sind, die zweckmässig entlang der Breite /b/ des inneren Kesselraumes verlaufen, deren Höhe /m/ einen Teil der Höhe /h/ des inneren Kesselraumes einnimmt und zweckmässig etwa ein Drittel derselben /h/3/ nicht übersteigt, wobei die rauchgasabjLeitenden Offnungen /17/ im oberen Teil der Rückwand /3/ untergebracht sind /Pig. I und 2/.

11, Kesselnach einem der Ansprüche 1-10, dadurch g e kennzeichnet, dass sich die rauchgasableitenden Öffnungen /17/ bei einem mit festem Brennstoff betriebenen Kessel im unteren Teil der Rückwand /3/ befinden /Pig· 4 und 5/. 12· Kessel nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch g β kennzeichnet, dass die Kesselwand im Kesselbereich zwischen Trennwand /16/ und Rückwand /3/ ein wasserführendes Rohr bzw. wasserführende Rohre /6, 6a/ enthält, die mit den Wasserrohren /6/ der Seitenwände, die den Feuerraum /I₁ 19/ begrenzen, znerkmäen-lg parallel verlaufen und in den vorlauf-, bzw. rücklaufseitigen Sammler /14 bzw. 15/ münden·

13. Kessel nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet , dass die Seitenwände /4, 5/ und/oder Trennwand /16/ und/oder Leitv/and /-wände/ /18/uid/oder Rückwand /3/ und/oder Stirnwand /2/ des Kessels zumindest teilweise aus Rohren /6/ und aus zwischen Je zwei benachbarten Rohren /6/ angeordneten Verbindungsrippen, die zweckmässdg aus Blechstreifen /7/ bestehen, ausgebildet sind /Fig. 7/·

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BAD ORiQJNAL

14. Kessel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dase der Auseendurchmesser /I₂/ der Rohre /6/ die Breite /I₁/ der Blechstreifen /7/ zwischen den Rohren übersteigt.

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