DE3832322A1 - Heizungskessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Ein Heizungskessel dieser Art mit Umkehrbrennkammer ist für Öl- und Gasfeuerung als Überdruckkessel geeignet. Dabei werden die Brenngase zum Brennerende zurückgeleitet, von wo sie durch die mit Einprägungen versehenen Rauchrohre zum hinteren Abgas­ sammler strömen. Die Einprägungen erhöhen die Turbulenzen und damit den Wärmeübergang. Der Heizungskessel besitzt einen hohen Wirkungsgrad. Er hat sich in der Praxis bestens bewährt.

Sollen bei einem solchen Heizungskessel die Abgastemperaturen noch weiter abgesenkt werden, dann erfolgte dieses bisher in einem nachgeschalteten Wärmeaustauscher. Dieser Wärmeaustauscher kann ganz oder teilweise von den Abgasen durchströmt werden. Auf diese Weise kann eine untere, von den Eigenschaften des Schornsteines abhängige Abgastemperatur garantiert werden.

Der nachgeschaltete Wärmeaustauscher führt zu einer deutlichen Steigerung des Wirkungsgrades ohne schädliche Nebenwirkungen. Er stellt ein separates Bauteil dar, das in seiner Gestaltung den niedrigen Rauchgasgeschwindigkeiten infolge der niedrigen Temperaturen angepaßt ist.

Der Heizungskessel soll nun so gestaltet werden, daß die ge­ wünschten niedrigen Abgastemperaturen ohne einen nachgeschal­ teten, als separates Bauteil ausgebildeten Wärmeaustauscher erzielt werden. Die untere, von den Eigenschaften des Schorn­ steines abhängige Abgastemperatur, soll dabei aber auf jeden Fall garantiert werden. Der erfindungsgemäße Heizungskessel besitzt die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale.

Mit dem Heizungskessel wird derselbe Effekt erzielt, wie mit dem bisherigen Heizungskessel mit dem nachgeschalteten Wärme­ austauscher in einer separaten Baueinheit. Der Wärmeaustauscher zum weiteren Abkühlen der Abgase ist in den hinteren Verlänge­ rungsbereich des Heizungskessels integriert. Dazu sind nicht nur die vorhandenen Rauchrohre etwas länger gestaltet, sie sind viel­ mehr durch die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich auf die hier vorliegenden Bedingungen eingestellt. Die vorhan­ denen Einprägungen dienen einer Erhöhung der Turbulenzen und damit des Wärmeüberganges.

Die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich der Rauchrohre erhöhen diese Turbulenz und verändern den freien Strömungsquerschnitt. Da mit abfallender Abgastemperatur über die Rohrlänge die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, wird diese durch die vorteilhafte Anpassung des Strömungsquerschnittes wieder angehoben.

Es wurde aber nicht nur der Wärmeaustauscher zum weiteren Ab­ kühlen der Abgase in den Kessel integriert. Gemäß dem weiteren Merkmal des Patentanspruches wird auch die geforderte Mindest­ temperatur des Abgases garantiert. Die verschließbaren Kurz­ schluß-Rauchrohre zwischen der Umkehrbrennkammer und dem Abgas­ sammler erlauben nämlich eine Anhebung der Abgastemperatur auf den gewünschten Wert, falls dieser durch eine zu starke Abküh­ lung bei Teillast der Feuerung in dem integrierten Nachschalt­ wärmeaustauscher unterschritten werden sollte. Es werden beide Funktionen des bisherigen, nachgeschalteten Wärmeaustauschers erzielt, nämlich der weitere Wärmeabbau und das Einhalten einer Mindestabgastemperatur. Dabei ist eine äußerst kostengünstige Konstruktion geschaffen, da das angestrebte Ziel durch eine ein­ fache Verlängerung des Kesselkörpers und der Rauchrohre erreicht wurde, wobei die Kurzschlußrauchrohre die hier ohnedies erfor­ derlichen Anker (Festigkeit) ersetzen.

Die zusätzlichen Einprägungen im Verlängerungsbereich der Rauch­ rohre sollen den Strömungsquerschnitt verringern. Aus diesem Grunde liegen sie, im Querschnitt der Rauchrohre gesehen, um 90° versetzt zu den vorhandenen Einprägungen. Die Strömungsge­ schwindigkeit der abgekühlten Gase wird hierdurch deutlich ver­ größert.

Die Kurzschluß-Rauchrohre zwischen der Umkehrbrennkammer und dem Abgassammler, welche gleichzeitig als Anker dienen, durch­ dringen den verlängerten hinteren Wasserraum. Es erfolgt ein Wärmeübergang, der durch Einprägungen in den Rohrwänden noch gefördert werden kann. Somit werden nicht die heißen Brenngase, sondern heruntergekühlte Heizgase den Abgasen zugemischt. Die Zumischung wird durch eine thermostatisch gesteuerte Absperr­ klappe im Abgassammler gesteuert. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Kurzschluß-Rauchrohre an ihrem Austritt in der Kessel­ rückwand mit einem Abschlußring zu umgeben, an den sich die Absperrklappe bis zum Unterschreiten einer festgelegten Abgas­ temperatur anlegt. Sobald diese Temperatur unterschritten wird, öffnet sich die Absperrklappe. Die Kurzschlußströmung hebt die Temperatur auf den gewünschten Wert an.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel als Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dar.

Der Heizungskessel besitzt eine Umkehrbrennkammer 1, in der die Heizgase zum Brennerende zurückgelenkt werden. Durch einen vorderen, durch die Kesseltür gebildeten Unlenkraum 2 gelangen die Heizgase in einen Heizgaszug aus einzelnen Rauchrohren 3. Diese führen durch den Wasserraum 4 zum hinteren Abgassammler 5.

Zur Erhöhung der Turbulenzen und damit des Wärmeüberganges besitzen die Rauchrohre über ihre Länge in Abständen verteilte Einprägungen 6. In dem nach hinten verlängerten Wasserraum 4′ besitzen die Rauchrohre 3 zusätzliche Einprägungen 6′ zur Ver­ änderung des freien Strömungsquerschnittes. Dieser Bereich der Rauchrohre 3 entspricht einem integrierten Nachschalt-Wärmeaus­ tauscher zur Abkühlung der Abgase auf sehr niedrige Temperaturen.

Damit eine untere Grenztemperatur nicht unterschritten wird, führen Kurzschluß-Rauchrohre 7 vom Boden 8 der Umkehrbrenn­ kammer 1 zum Abgassammler 5. Diese besitzen Einprägungen 9 und dienen als Wärmeaustauscher und gleichzeitig als Anker. Sobald die Grenztemperatur am Abgasstutzen 10 unterschritten wird, wird eine an einem Abschlußring 11 anliegende Absperrklappe 12 geöffnet. Jetzt kann eine Kurzschlußströmung zur Anhebung der Abgastemperatur erfolgen. Die Steuerorgane zur Bedienung der Absperrklappe 12 sind nicht dargestellt. Es handelt sich jedoch um einfache Elemente, die einem Fachmann geläufig sind.

Claims (4)

1. Heizungskessel mit einer Umkehrbrennkammer und einem von einer vorderen Wendekammer zu einem hinteren Abgas­ sammler führenden Heizgaszug aus einzelnen Rauchrohren mit über ihre Länge in Abständen verteilten Einprägungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchrohre (3) in ihrem hinteren, über die Umkehrkammer (1) hinaus verlängerten Bereich des Wasserraumes (4′) zusätzliche Einprägungen (6′) besitzen
und daß vom Boden (8) der Umkehrbrennkammer (1) verschließ­ bare Kurzschluß-Rauchrohre (7) durch den verlängerten Wasserraum (4′) zum Abgassammler (5) führen.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Einprägungen (6′) im Querschnitt der Rauchrohre (3) gesehen, um 90° versetzt zu den vorhandenen Einprägungen (6) liegen.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den mit Einprägungen (9) ver­ sehenen Kurzschluß-Rauchrohren (7) im Abgassammler (5) eine thermostatisch gesteuerte Absperrklappe (12) zuge­ ordnet ist.

4. Heizungskessel nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschluß-Rauchrohre (7) im Abgassammler (5) von einem Abschlußring (11) umgeben sind, an dem die Absperrklappe (12) bis zum Unterschrei­ ten einer festgelegten Abgastemperatur anliegt und daß die Kurzschluß-Rauchrohre die für die Festigkeit erforder­ lichen Ankerrohre ersetzen.