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Feuerung für Dampf- und Wasserkessel
| Die Vi-fiii(lung bezieht sich auf eine Feuerung für |
| Dampf- und Wasserkessel, insbesondere eine Innen- |
| feuerung für stehendeKessel und solche von geringer |
| Größe. Bei den bekannten Dampfund Wasserkesseln |
| dieser Art ist (lie I-iilirttiig der Heizgase vom Feuer- |
| bett aus stet: so vorgesehen, daß sie sofort der kalten |
| Kesselwaiulung ausgesetzt werden. \lan will auf |
| fliese Weise in<igliclist schnell ihre Wärme :in die |
| Kesselwandung übertragen, urn mit einer m<iglichst |
| kleinen Heizfläche auszukommen, beziehungsweise |
| bei gegebener lieizfl;iche einen möglichst hohen |
| t_`bertragungswirkungsgrad zu erreichen. Die 1?r- |
| 1üidung gebt von der Erkenntnis aus. daß dadurch |
| jedoch der andere Faktor des Gesatntwirkungsgrads |
| des Kessel:. (ler Verbrennungswirkungsgrad, erliel)- |
| lich verringert wird, und zwar insbesondere bei |
1<lciiieren Kesseln. Durch den raschen Entzug der Wärme werden nämlich die Heizgase
regelmäßig unter die Entzündungstemperatur abgekühlt, bevor sie vollständig ausgebrannt
sind, so daß ein Teil ihres WärineInhalts in Form von noch brennbaren Bestandteilen
verlorengeht.
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Gernäß der Erfindung wird dieser \achteil dadurch verntieden, <iaß
im Feuerraum zwischen der Flamme und der Heizfläche eine Trennwand aus schlecht
wärmeleitendem feuerfestem Werkstoff derart angeordnet ist, daß ein lteizflächenloserFlammenzug
und ein Zwischenraum zwischen der Trennwand und der Heizfläche gebildet wird, der
mit dein an den Vlantmenzug anschließenden, von 13erührungsheizfl:ichen begrenzten
Rauchgaszug in offener Verbindung steht. Da auch der eigentliche Feuerrauen
wie
üblich aus schlecht wärmeleitendem feuerfestem Werkstoff besteht, läuft diese Wandung
des eigentlichen Feuerraums zweckmäßig in die erfindungsgemäße Trennwand aus, die
dabei vorzugsweise ein Rohr von geringerem Querschnitt als der eigentlicheFeuerraum
bildet. DerZwischenraum zwischen dem heizflächenlosen Flammenzug und der Trennwand
verhindert die Wärmeübertragung durch Leitung weitgehend. Demzufolge können die
Heizgase vollkommen ausbrennen und wird der Verbrennungswirkungsgrad dadurch erhöht,
daß in den Abgasen keine unverbrannten Bestandteile verbleiben.
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Überraschenderweise verringert diese Isolierung der Heizgase von der
kalten Kesselwandung den Wärmeübergang an diese nicht. Die Überlegung, die bisher
dazu geführt hat, den unmittelbaren Wärmeübergang ohne Rücksicht auf den Verbrennungswirkungsgrad
zu fördern, erweist sich also als falsch. Sie wäre richtig, wenn die Heizgase einfach
heiße Gase wären. Dann würde jede Wärmedämmung zwischen diesen und der Kesselwand
den Wärmeübergang an die Kesselwand verringern. In Wirklichkeit aber sind die Heizgase
mehr als nur heiße Gase, nämlich noch brennende Gase. Bei solchen bewirkt die Verringerung
der Wärmeabgabe zunächst eine Erhöhung ihrer Temperatur. Diese bewirkt eine Steigerung
der chemischen Reaktionsgeschwindigkeit der Verbrennung und damit eine weitere Steigerung
der Temperatur. Das Temperaturgefälle zwischen den Heizgasen und der Kesselwandung
steigt dadurch in einem sehr viel stärkeren Maß als der Wärmeübertragungswiderstand
durch die Wärmedämmung. Der Wärmeübergang von den Heizgasen durch Konvektion und
Gasstrahlung an das wärmedämmende Rohr und von diesem wieder vorwiegend durch Festkörperbestrahlung
andie Kesselwandung ist infolgedessen erheblich höher als bei der bisherigen unmittelbaren
Wärmeübertragung. Die wärmedämmende Umhüllung verhindert also nur, daß die Heizgase
schon bei niedriger Temperatur Wärme abgeben, fördert aber gleichwohl den Wärmeübergang.
an die Kesselwandung bei der sich dadurch einstellenden höheren Temperatur. Trotz
der Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads wird daher der übertragungswirkungsgrad
nicht verschlechtert, sondern sogar erhöht, der Gesamtwirkungsgrad des Kessels also
von zwei Seiten her verbessert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Berührungsheizflächen
mit dem Rohr einen in Gegenrichtung zur Flamme vom Heizgas durchströmten zweiten
Zug. Auf diese Weise wird nach Abschluß der Verbrennung det Reizgase deren Wärmeinhalt
zusätzlich auf die übliche Weise ausgenutzt. Dadurch ergibt sich eine weitere Steigerung
des Übertragungswirkungsgrads und damit des Gesamtwirr ;sgrads des Kessels.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in senkrechtem Längsschnitt dargestellt, und zwar in Anwendung der Erfindung auf
einen Warmwasserbereiter in Form eines Badeofens. Fig. i zeigt eine einfache Ausführungsform
mit direktem Abzug der ausgebrannten Heizgase aus dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden
Rohr in den Schornstein; Fig.2 zeigt eine Ausführungsform mit Rückleitung der Heizgase
nach Austritt aus dem wärmedämmenden Rohr.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bildet ein zylindrischer Behälter
t den Raum 2 zur Aufnahme des zu erwärmenden Wassers, das durch eine Leitung 3 zugeführt
und durch eine Leitung 4 enttiommen werden kann. Innerhalb des Behälters i wird
der Feuerraum 5 durch eine zylindrische feuerfeste Wandung 6 aus Schamotte gebildet.
Mit 7 ist die Feuertür, mit 8 der Rost und mit 9 der Aschenlasten bezeichnet. Gemäß
der Erfindung setzt sich die Schamottewandung 6 nach oben in ein Rohr io fort. Dieses
Rohr besitzt solche Länge, daß die aus dem Raum 5 aufsteigenden Heizgase bei dem
Austritt aus dem Rohr vollkommen verbrannt sind. Durch die wärmedämmende Wirkung
des Rohrs io wird zunächst eine Abkühlung der Heizgase in seinem Innern vermieden
und dadurch eine schnellere und vollkommenere Verbrennung der Heizgase erreicht,
wodurch ihre Temperatur weiter steigt. Die innere Wandung i i des Wasserraums 2
schließt sich an die Schamottewandung 6 unmittelbar an, ist aber längs des Rohrs
io in Abstand von diesem gehalten und bildet auf diese Weise einen Hohlraum 12,
der mit dem Abzugsrohr 13 für die Rauchgase in Verbindung steht. Der Raum 12 unterstützt
* die wärmedämmende Wirkung des Rohrs io bei niedriger Temperatur, bildet aber kein
Hindernis für den Wärmeübergang durch Strahlung, wie sie dann bei höherer Temperatur
wirksam wird. Die Wandung i i und das Abzugsrohr 13 bilden die Berührungsheizflächen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.2 sind die Teile i bis io die gleichen
wie bei dein Warmwasserbereiter nach Fig. i. Abweichend läßt jedoch die innere Wandung
14 des Wasserraums 2 im Bereich des Schamotterohrs io einen größeren Hohlraum 15
frei, der nach oben abgeschlossen ist. Die Wandung 14 bildet die Berührungsheizfläche
und der Raum 15 einen zweiten Zug für die Heizgase. Die aus dem Rohr io austretenden
Gase werden daher gezwungen, durch den Raum 15 nach unten zu strömen und können
erst bei 17 in den Schornstein abziehen. Auf diese Weise wird die Wärme der im Rohr
io ausgebrannten Heizgase noch besser als bei unmittelbarem Abzug zur Wassererwärmung
-ausgenutzt.