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Kochkessel, insbesondere für Großküchen
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Die Erfindung betrifft einen Koch kessel, insbesondere für Großküchen,
z.B.
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im Gaststätten wesen, in Häusern mit einer Gemeinschaftsverpflegung,
Krankenanstalten, in der Lebensmittelindustrie, usw., dessen die Nutzfüllung enthaltende
Schale mit einem, bis zu einem vorbestimmten Flüssigkeitsstand mit leicht verdampfender
Flüssigkeit, z.B. Wasser gefüllten, geschlossenen Außenmantel, dem sogenannten Duplikator
umschlosssen ist.
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In Großküchen für eine Gemeinschaftsverpflegung und in der Lebensmittelindustrie
spielen voneiander verschiedene Kochvorgänge, die in der Regel in einem Kochkessel
erfolgen, eine bedeutende Rolle. Um die Aufheizdauer und die Kochdauer abkürzen
zu können, werden in den Apparaten verhältnismäßig große Energiedichten verwendet,
was dazu führt, daß das Gericht leicht anbrennen kann. Um ein Anbrennen vermeiden
zu können, pflegt man die Nutzfüllung enthaltende Schale mit einem sog. Duplikator
zu umschließen, der mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit, meistens mit Wasser
bis zu einem vorgegebenen Flüssigkeitsstand gefüllt ist, wobei die Heizung mit einem,
in dem Duplikatorraum angeordneten elektrischen Heizkörper oder mit in den Duplikatorraum
eingelassenen Dampf oder Heizwasser gewährleistet ist. Die derart ausgestalteten,
mit Gas oder sonstigen fossilen Brennstoffen beheizten Kochkessel arbeiten mit einem
schlechten Wirkungsgrad und außerdem wird auch die Aufheizdauer erheblich verlängert.
Der Grund dafür besteht darin, daß die Größe der wärmeaufnehmenden Fläche an der
Brennerseite und die Wärmeübergangszahl den erforderlichen Wert weit unterschreiten.
Gleichzeitig könnte an zahlreichen Stellen ein z.B. mit billigem Erdgas betriebener
Kessel günstiger verwendet werden.
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Bisher wurden zu diesem Zwecke solche Kochkessel verwendet, die zur
Erreichung des standarisierten Wirkungsgrads derart ausgesteltet sind, daß die wärmeaufnehmende,
brennerseitige Fläche des den Wärmeaustausch zwischen dem Feuerraum und dem Duplikatorraum
sichernden Wärmetauschers möglichst groß dimensioniert ist.
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Das gesetzte Ziel wurde hauptsächlich durch die Verrippung der Außenwand
des Duplikators erreicht. Die Abmessungen der Rippen waren jedoch bei allen Kesselmaßen
verschieden, außerdem verursachten sie ein hohes Kesselgewicht und schließlich konnte
infolge der begrenzten Wärmeleitung der Rippen der Wärmeaustausch den gewünschten
Wert nicht erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für elektrische und
Dampfheizung ausgelegte, serienmäßig hergestellte und gut bewährte Kesselkonstruktion
auf mit fossilen Brennstoffen (z.B. Gas, Ö1, Kohle usw.) betriebene Brenner umstellbar
zu machen und gleichzeitig den Wirkungsgrad insbesondere hinsichtlich des Energieverbrauchs
bei derart ausgestalteten Aparaten zu erhöhen.
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Der erfindungsgemäße Kochkessel beruht auf der Erkenntnis, daß - da
die Wärmeleitfähigkeit der in dem Wärmetauscher zwischen dem Feuerraum und dem Duplikatorraum
verwendeten Heizrohre mit den bekannten Materialien verglichen um mehrere Größenordnungen
höher ist - die brennerseitige wärmeaufnehmende Fläche auch außerhalb des Kessels
bzw. außerhalb der Wand des Duplikatorra um es angeordnet sein kann.
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Das gesetzte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in den
geschlossenen; von dem Außenmantel und der Schalenwand begrenzten Duplikatorraum
ein Wärmetauscher mit Heizrohr hineinragt, wobei die äußere wärmeaufnehmende Fläche
in dem Feuerraum, in dem Rauchgaskanal des mit fossilem Brennsstoff beheizten Apparats,
oder in beiden angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kochkesseis
besteht der, mit Heizrohren versehene, in den Duplikatorraum hin einra gende Wärmetauscher
aus voneinander unabhängig montierbaren Elementen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die wärmeaufnehmende
Fläche des mit Rohren versehenen Wärmetauschers mit wärmeentziehenden Rippen ausgestaltet,
die gleichzeitig als Leitelemente für die Rauchgaseverwendet werden können.
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Die auf die beschriebene Weise ausgestaltete wärmeaufnehmende Fläche
ermöglicht, die Temperatur der Rauchgase dermaßen abzusenken, daß nur ein unbedeutender
Anteil der darin enthaltenen thermischen Energie mit den Rauchgasen das System verläßt.
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Die geschilderte Gestaltung des Wärmetauschers ermöglicht außerdem
die Anordnung elektrischer Heizkörper neben den Wärmetauscherelementen in dem Duplikatorraum,
wodurch die Möglichkeit zur alternierenden d.h. voneinander unabhängigen - Anwendung
beider Heizungsweisen oder zu einer simultanen Anwendung beider Heizungsarten gegeben
ist.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kochkesseis
werden anhand einiger vorteilhaften- Ausführungsformen, die aus der beiliegenden
Zeichnung ersichtlich sind, erläutert. In der Zeichnung zeigt: Figur 1 im Vertikalschnitt
einen erfindungsgemäß aufgebauten Kessel, der schematisch dargestellt ist und der
mit horizontal angeordneten Wärmetauschern versehen ist, Figur 2 einen erfindungsgemäßen
Kessel mit vertikal angeordneten Wärmetauschen, Figur 3 eine weitere mögliche Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kochkessels und Figur 4 eine Ausführungsform, bei der neben
dem Wärmetauscher elektrisch oder dampfbeheizte Heizkörper angeordnet sind.
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In Figur 1 ist im vertikalen Schnitt ein erfindungsgemäß aufgebauter
Kochkessel schematisch dargestellt. Die wärmeaufnehmenden Flächen 4 eines in einen
Duplikatorraum 2 - der eine die Nutzfüllung enthaltende Schale 1 umschließt - hineinragenden
Wärmetauschers 3 mit Heizrohren ragen in einen Feuerraum 6 bzw. in einen Rauchgaskanal
7 eines Brenners 5 hinein, während wärmeabgebende Flächen 8 die sich in dem Duplikatorraum
2 be-
findende Flüssgkeit 9 unmittelbar aufheizen. Aus Fig. 1 ist
eindeutig ersichtlich, daß durch die geeignete Ausstaltung des Wärmetauschers 3
die Wärmeüb er gabe bedeutend erhöht werden kann, da die wärmeübertragende Fläche
10 des Duplikators 2 durch die wärmeaufnehmende Fläche 4 der Wärmeaustauscher 3
in bedeutendem Maße erhöht worden ist.
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Im Gegensatz zu der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform, bei
der die Wärmetauscher horizontal angeordnet sind, sind bei der aus Fig. 2 ersichtlichen
Anordnung vertikal angeordnete Wärmetauscher 3 mit Heizrohren vorgesehen. Die Heizrohre
können auch in anderer Anordnung vorgesehen sein als aus Fig. 2 ersichtlich.
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Aus Fig. 3 ist eine weitere mögliche vorteilhafte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kochkesseis ersichtlich, bei der die wärmeaufnehmende Fläche
4 der mit Heizrohren versehenen Wärmetauscher 3 in dem erforderlichen Maße mit einer
wärmeentziehenden Fläche 11 vergrößert ist. Die wärmeentziehenden Flächen 11 dienen
gleichzeitig als Leitelemente für die Rauchgase des Brenners 5.
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Aus Figur 4 ist eine Ausführungsform ersichtlich, bei der in der Flüssigkeit
9, die sich in dem Duplikatorraum 2 befindet, neben dem Wärmetauscher 3 elektrisch
oder dampfbeheizte Heizkörper 12 vorgesehen sind.
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Aus den Gesagten geht eindeutig hervor, daß der erfindungsgemäße Heizkessel
bei Heizung mit fossilen Brennstoffen den gewünschten Wirkungsgrad sicherstellen
kann. Er verfügt über alle vorteilhaften Eigenschaften der elektrisch bzw. dampfbeheizten
Kessel (z.B. kurze Aufheizdauer), ohne daß eine separate Kesselkonstruktion geschaffen
werden müßte. Die Wärmetauscherelemente gewährleisten eine vereinfachte und schnelle
Montage und Reparatur; die Konstruktion ist einfacher und von geringerem Gewicht
als herkömmliche Kochkessel. Ferner besteht die Möglichkeit für eine kombinierte
mit elektrischer Energie und/oder Dampf erfolgenden Beheizung.
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