DE29812607U1 - Heizkessel mit einem Brennraum - Google Patents
Heizkessel mit einem BrennraumInfo
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Description
Dipi.-Ing. J. Pfenning (-1994) Dipi.-Phys. K. H. Meinig (-1995)
Dr.-Ing. A. Butenschön, München Dipi.-Ing. J. Bergmann* Berlin Dipi.-Phys. H. Nöth, München
Dipi.-Chem. Dr. H. Reitzle, München Dip!.-Ing. U. Grambow, Dresden
Dipi.-Phys. HJ. Kraus, München
'auch Rechtsanwalt
80336 München, Mozartstraße Telefon: 089/530 93 36-38 Telefax: 089/53 22 29
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Dresden,
14. Juli 1998 GB/WD
Erhard Wachtel
Miltitzer Str. 13
01665 Käbschütztal - OT Krögis
"Heizkessel mit einem Brennraum11
Heizkessel mit einem Brennraum
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einem Brennraum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der
Heizkessel kann sowohl mit einem Öl-, wie auch einem Gasbrenner ohne weiteres betrieben und die mit dem
Brenner erzeugte Wärme optimal genutzt werden kann.
Ein Heizkessel, bei dem der Brenner in einer gesonderten Brennkammer direkt im Kessel aufgenommen ist,
ist in DE 34 23 628 Al beschrieben. Durch die dort gewählte Anordnung des Brenners ist jedoch nur der
Einsatz von Gasbrennern möglich und für Reparatur und Reinigung ist durch den in der Regel erforderlichen
Ausbau des Brenners ein erhöhter Aufwand zu verzeichnen.
Die heißen Abgase werden im Gegenstrom zu einem Wärmeabfuhrmedium
(Gas oder Flüssigkeit) mäanderförmig geführt. Das Wärmeabfuhrmedium wird kalt von unten
durch flache, rechteckige Profile geführt, bei denen die Profillängswände stellenweise miteinander verbunden
sind.
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Es ist bekannt, daß bei ausgebildeter laminarer Strömung des heißen Abgases die Wärmeübertragung durch
den sich ausbildenden Temperaturgradienten zum Inneren des Abgasstromes verschlechtert wird, da die äußeren
Randbereiche abkühlen, das Zentrum des Abgasstromes jedoch höhere Temperaturen hat und so die Wärmeübertragung
mit den geringeren Randtemperaturen verringert ist. Um diesem Problem entgegenzutreten,
wird in DE 34 23 628 Al vorgeschlagen, Leitbleche zu verwenden, die mit Stufen oder Sicken versehen werden
können. Dies hat jedoch neben erhöhten Kosten, wieder den Nachteil, daß sich im Abgasstrom enthaltene Partikel
absetzen und durch Verschmutzung die Funktion beeinträchtigt wird, so daß eine häufigere Reinigung
erforderlich ist. Die Verschmutzung kann sogar dazu führen, daß sich die Profilierung zusetzt und der
gewünschte Verwirbelungseffekt verloren geht. Außerdem wird der Wärmeübergang durch die abgesetzten Partikel
behindert, so daß der Wirkungsgrad verschlechtert wird.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Heizkessel bezüglich seiner Wärmeübertragungseigenschaften
auf einfache und kostengünstige Weise zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Nutzung der in den untergeordneten Ansprüchen genannten
Merkmale.
Der erfindungsgemäße Heizkessel verwendet wasserführende
Profile mit rechteckigem Querschnitt, die in mehreren horizontalen Ebenen übereinander, jeweils in
einem Abstand voneinander angeordnet, sind. Das Wasser
wird von einer seitlich und unten angeordneten Wasserzuführung zu und durch die wasserführenden Profile
mäanderförmig nach oben in Richtung auf den Brennraum
zu einem am Brennraum ausgebildeten, diesen umschließenden Wasserraum und von dort durch einen Wasseraustritt
geführt.
Das heiße Abgas aus dem Brennraum wird bei Abgabe seiner fühlbaren Wärme im Gegenstrom durch Abgasräume,
die durch die beabstandeten wasserführenden Profile ausgebildet sind, ebenfalls mäanderförmig geführt
und unten abgezogen, wobei zur Abführung über einen Kamin ein zusätzlicher Ventilator vorgesehen
sein kann.
Zur Führung des Abgases im Wärmetauscher sind zwischen den durch die wasserführenden Profile ausgebildeten
horizontalen Ebenen Durchbrüche auscjebildet, die von Ebene zu Ebene alternierend an sich jeweils
gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sind. Die Durchbrüche haben eine Größe und/oder Form, daß
eine Drosselwirkung im Abgasstrom beim Durchströmen der Durchbrüche und demzufolge auch eine Verwirbelung
bewirkt wird, die die aufgebaute relativ laminare Abgasströmung zerstört, so daß der Wärmeübergang Abgas
- Wasser über die Profilwände verbessert werden kann.
Vorteilhaft haben die Durchbrüche die Form eines Dreiecks, dessen Spitze jeweils in das Innere weist.
Dies hat den Vorteil, daß der Abgasstrom besonders günstig verwirbelt wird, also der Innere relativ heiße
Abgasanteil gleichmäßig an den äußeren Rand des Abgasstromes geführt wird. Da sich dieser Vorgang bei
jedem Durchströmen eines solchen Durchbruchs wiederholt kann die sich zwischenzeitlich wieder eingestellte
laminare Strömung beseitigt und der Effekt immer wieder erreicht werden.
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Ein weiterer Vorteil einer solchen Durchbruchsform ist die einfache und kostengünstige Fertigung.
Zur Erhöhung der Stabilität und Senkung der Fertigungskosten können solche Profile als Halbzeug
verwendet werden und in jeweils einer Ebene mehrere wasserführende Profile parallel nebeneinander und
gasdicht angeordnet sein, so daß der Abgasstrom ausschließlich über die Durchbrüche geführt wird. Die
Strömungsrichtung des Wassers ist in jeder Ebene, auch wenn sie aus mehreren Profilen gebildet ist,
gleich.
Die wasserführenden Profile benachbarter Ebenen sind über stirnseitig angeordnete Profile miteinander,
wieder an jeweils sich gegenüberliegenden Stirnseiten verbunden, über die das Wasser von Ebene zu Ebene
geführt wird.
Sämtliche Profile können aus Stahl sein und demzufolge auch einfach und kostengünstig miteinander verschweißt
werden.
Die wasserführenden Profile sollten eine Wandstärke von mindestens 3 mm haben, um den auftretenden Drükken
zu widerstehen.
Durch eine lichte Weite der wasserführenden Profile von mindestens 8 mm, bevorzugt mindestens 14 mm wird
der unerwünschte Kavitationseinfluß infolge Druck-,
Temperatur und Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen
vermieden, da das sich sukzessiv erwärmende Wasser relativ gleichmäßig von unten nach oben strömt und
durch keine Querschnittsverengungen negativ beeinflußt wird.
Der erfindungsgemäße Heizkessel kann zusätzlich weitergebildet
werden, wenn bevorzugt zumindest im untersten Abgasraum ein Element eingelegt wird, das die
Strömungsgeschwindigkeit des Abgases verringert. Ein solches Element kann ein Gitter aus einem hitzebeständigen
Material sein, das bei der Reinigung einfach entfernt werden kann. Im einfachsten Fall kann
ein metallisches Streckmetallgitter verwendet werden, das kommerziell erhältlich ist.
Die wasserführenden Profile der obersten Ebene, unterhalb des Brennerraumes, sind gegenüber den darunterliegenden
verkürzt, so daß an einer Seite ein vergrößerter Eintritt für das Abgas ausgebildet ist.
Dieser Eintritt sollte bevorzugt zumindest etwa einen freien Querschnitt aufweisen, der dem Durchmesser des
Brennraumes entspricht, so daß nur eine kleine Drosselwirkung in diesem Bereich zu verzeichnen ist und
ein Abgas- bzw. Wärmestau dort vermieden wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Heizkessel kann eine sehr kleine Temperaturdifferenz zwischen Abgas und erwärmtem
Wasser von 5 °K erreicht werden. 30
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand eines Beispiels näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Heizkessels;
Figur 2 eine Vorderansicht im Schnitt eines Heizkessels nach Figur 1 und
Figur 3 eine Schnittdarstellung eines Heizkessels gemäß den Figuren 1 und 2 von oben.
Bei dem im Figur 1 gezeigten Beispiel eines erfindungsgemäßen Heizkessels ist oberhalb eines Wärmetauschers,
in dem Wasser W mit dem erzeugten Abgas A erwärmt werden kann, ein Brennraum 2 angeordnet, an den
von der linken Seite ein nicht dargestellter Brenner angeflanscht werden kann.
Unterhalb des Brennraumes 2 sind wasserführende Profile 1 in mehreren übereinander liegenden horizontalen
Ebenen angeordnet, die jeweils stirnseitig und hier an alternierend wechselnden Seiten mit weiteren
wasserführenden Profilen 1' verbunden, so daß das durch den Wassereintritt 7 eingeführte kalte Wasser W
von und unten nach oben mäanderförmig geführt wird.
Da die in den einzelnen horizontalen übereinanderliegenden Ebenen angeordneten wasserführenden Profile 1
voneinander beabstandet sind, sind zwischen ihnen Abgasräume 3 ausgebildet, durch die das heiße Abgas A
im Gegenstrom zum Wasser W geführt wird.
Das erwärmte Wasser W kann oberhalb des Brennraumes 2 über einen Wasseraustritt 5 abgezogen und genutzt
werden.
In der Figur 2 wird deutlich, daß der Brennraum 2 von
einem Wasserrauiti I'' umschlossen ist, wobei Stege 6
den Brennraum 2 einmal fixieren und zum anderen als Trennwände für das Wasser fungieren und so verhindern,
daß das Wasser auf dem kürzesten Weg zum Wasseraustritt 5 gelangen kann und der Brennraum 2 allseitig
umströmt wird.
Außerdem ist erkennbar, daß in einer Ebene mehrere wasserführende Profile 1 nebeneinander angeordnet
sind, durch die das Wasser W jeweils in der gleichen Richtung strömt, wie dies mit den in Kreisen aufgenommen
Punkten bzw. Kreuzen verdeutlicht ist.
Der Figur 3 sind die Durchbrüche 4 für das Abgas A zu entnehmen, die bei diesem Fall die günstige Dreiecksform
haben, wobei hier ein ungleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist und an einer Stirnseite jeweils
zwei solcher Durchbrüche 4 vorhanden sind. Durch die gestrichelte Darstellung der Durchbrüche 4 an einer
Stirnseite wird zum Ausdruck gebracht, daß die Durchbrüche 4 benachbarter Ebenen jeweils an gegenüberliegenden
Stirnseiten ausgebildet sind.
Die angedeuteten Stromungslinien verdeutlichen den Übergang der sich ausgebildeten laminaren Strömung
des Abgases A, infolge der Form der Durchbrüche 4, so daß bei jedem Durchgang durch einen Durchbruch 4 eine
Verwirbelung erreicht wird.
Claims (10)
1. Heizkessel mit einem Brennraum, an dem ein Brenner
anflanschbar ist und an dem unterhalb des Brennraumes ein Wärmetauscher, der aus flachen,
geschlossenen wasserführenden Profilen, mit rechteckigem Querschnitt gebildet ist, durch den
Wasser von unten nach oben und Abgas im Gegenstrom mäanderförmig über mehrere übereinander
angeordnete horizontale Ebenen geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den wasserführenden Profilen (1) sich jeweils alternierend an gegenüberliegenden
Stirnseiten Durchbrüche (4) für das Abgas (A) ausgebildet sind, die durch ihre Form und/oder
Größe eine Drosselwirkung hervorrufen.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (4) in Form von Dreiecken
ausgebildet sind, deren Spitze in das In
nere gerichtet ist.
3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene mehrere wasse'rführende
Profile (1) parallel nebeneinander an
geordnet sind.
4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten
der wasserführenden horizontalen Profile (1)
weitere Profile (1') vorhanden sind, über die Wasser (W) in die Profile (1) der nächst höheren
Ebene geführt ist.
5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführenden Profile (1) eine Wandstärke von mindestens 3 mm
haben.
6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2)
mit einem zusätzlichen Wasserraum (I'') umschlossen ist, an dem der Wasseraustritt (5)
angeordnet ist.
7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem
Abgasraum (3), der zwischen aus wasserführenden Profilen (1) gebildeten Ebenen angeordnet ist,
ein Element zur Verringerung der Abgasgeschwindigkeit eingelegt ist.
8. Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches Element ein Gitter aus einem
hitzebständigen Material ist.
9. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführenden
Profile (1) eine lichte Weite von mindestens mm aufweisen.
10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführenden
Profile (1) der obersten Ebene so verkürzt isind,
daß für den Eintritt des Abgases zumindest nahezu ein freier Querschnitt vorhanden ist, der dem
Durchmesser des Brennraumes (2) entspricht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29812607U DE29812607U1 (de) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | Heizkessel mit einem Brennraum |
AT0048499U AT3686U1 (de) | 1998-07-15 | 1999-07-14 | Heizkessel mit einem brennraum |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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DE29812607U1 true DE29812607U1 (de) | 1998-09-17 |
Family
ID=8059902
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE29812607U Expired - Lifetime DE29812607U1 (de) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | Heizkessel mit einem Brennraum |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT3686U1 (de) |
DE (1) | DE29812607U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104764009A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-08 | 李琪 | 阵列火管冷凝式换热器装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8326842U1 (de) | 1983-09-17 | 1984-04-05 | Etablissement Agura, 9490 Vaduz | Heizkessel mit maeanderfoermigem heizregister |
DE3423628A1 (de) | 1984-06-27 | 1986-01-02 | Etablissement Agura, Vaduz | Heizkessel mit einer brennkammer und einem darin angeordneten brenner |
-
1998
- 1998-07-15 DE DE29812607U patent/DE29812607U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-07-14 AT AT0048499U patent/AT3686U1/de not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8326842U1 (de) | 1983-09-17 | 1984-04-05 | Etablissement Agura, 9490 Vaduz | Heizkessel mit maeanderfoermigem heizregister |
DE3423628A1 (de) | 1984-06-27 | 1986-01-02 | Etablissement Agura, Vaduz | Heizkessel mit einer brennkammer und einem darin angeordneten brenner |
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---|---|---|---|---|
CN104764009A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-08 | 李琪 | 阵列火管冷凝式换热器装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT3686U1 (de) | 2000-06-26 |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19981029 |
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