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Heizkessel mit gleichmässiger spezifischer Belastung
Während die Rauchgase eines Heizkessels, aus der Feuerzone kommend, den Heizflächen entlang- streichen, geben sie sukzessive Wärme an diese ab und werden selbst abgekühlt. Dadurch verringert sich ihr Volumen, so dass bei gleichbleibendem Strömungsquerschnitt ihre Geschwindigkeit ebenfalls sinkt.
Dies hat wieder eine Verminderung der Wärme-Durchgangszahl, des sogenannten k-Wertes zur Folge, so dass die Verringerung der spezifischen Belastung der Heizflächen (kcal/m% L) auch noch hiedurch und nicht nur durch die Verringerung der Temperaturdifferenz, also im doppelten Sinne beeinflusst wird.
Es ist bereits bekannt, bei Heizkesseln die Gase durch sich verengende Querschnitte strömen zu las- sen. Auch ist schon vorgeschlagen worden, die Abnahme des Querschnittes der Volumensverminderung der Gase durch Wärmeabgabe anzupassen.
Bei einem Heizkessel mit gleichmässiger spezifischer Belastung, der als Gliederkessel ausgebildet ist, wobei die Rauchgase durch einen Raum mit sich verengendem Querschnitt geführt sind, wird nun erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Querschnittsverminderung nicht nur die Volumen-Abnahme der Gase infolge Abkühlung wettmacht, sondern darüber hinaus noch eine Geschwindigkeitserhöhung derselben (Überkompensation) und damit eine Erhöhung der Wärme-Durchgangszahl bewirkt, so dass in den kälteren
Teilen der Rauchgaszüge trotz geringerer Temperaturdifferenz ungefähr der gleiche Wärmedurchgang pro Flächen- und Zeiteinheit erfolgt.
Ferner wird vorgeschlagen, zur Querschnittsverminderung die Rippen der Glieder unten weiter in den Feuerraum hineinragen zu lassen als oben, wodurch der Kessel sich nach unten verjüngt und trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Die Fig. 1 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie E-E bzw. E'-E'in Fig. 1. In Fig. 4 ist das erfindungsgemässe Prinzip schematisch veranschaulicht.
Am klarsten wird das Prinzip der Erfindung durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der Zeichnung veranschaulicht. Die Flamme Fl des Brenners Br stellt die beispielsweise Feuerung eines Rauchrohrkessels dar. Die Rauchgase gelangen aus dem Feuerraum durch die Rauchrohre Rr in den Rauchgasabzug A. Diese RauchrohreRr sind nun nicht zylindrisch, wie bei den bekannten Ausführungen, sondern konisch, d. h. als Trichter ausgebildet, deren Konizität so bemessen wird, dass die Querschnittsverkleinerung trotz der Volumenabnahme eine Geschwindigkeitssteigerung bewirkt, die ungefähr proportional der Temperaturabnahme ist, so dass durch die Flächeneinheit der Rohrwandung und Zeiteinheit überall ungefähr die gleiche Wärmemenge hindurch tritt. Diese Ausführung hat bei gleicher Leistung kleinere Abmessungen des Kessels zur Folge.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt. Hiebei bezeichnet B den festen stückigen Brennstoff, F die Feuer- bzw. Brennzone, Ro den Rost, wassergekühlt und mit Rippen oder Löchern versehen, Ri die wassergefüllten Rippen der einzelnen Kesselglieder, G die Rauchgaszone, d. h. den Zwischenraum zwischen den einzelnen Rippen Ri, durch den die Rauchgase nach oben strömen und A den Aschenraum.
Das Ganze stellt einen Gliederkessel mit unterem Abbrand dar, wodurch sich auch die Lage der Feuerzone erklärt.
Fig. 2 veranschaulicht den in Fig. l mit E- E angedeuteten Schnitt durch die Kesselglieder mit den
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Rippen Ri und strichliert ist darin auch der Schnitt E'-E'dargestellt. Die rechts an die Rippenrundungen gelegten, strichlierten Tangenten veranschaulichen die Verkleinerung des Querschnittes der Rauchgaszone G zwischen den Schnitten E-E und E'-E', da die stückige Brennstoffmasse sich ungefähr entlang dieser Tangenten an die Rippen anlegen wird.
Diese kontinuierliche Verkleinerung der Rauchgas-Strömungszone G durch die seitliche Abschrägung des Brennstoff- bzw. Feuerraumes, bewirkt durch die sich nach oben verkleinernden Rippen Ri, wird nun erfindungsgemäss so gewählt, dass nicht nur die Volumenverminderung der Gase durch Abkühlung kompensiert wird, sondern die Gase noch beschleunigt werden.
Da bei dieser Anordnung in der Feuerzone F und im ganzen Brennstoff B Gasgenerator-Wirkung und trockene Destillation auftreten könnte, wird mit Vorteil mit genügend Luftüberschuss gefeuert, d. h. so, dass der Sauerstoffrest der Rauchgase über dem Brennstoff und im oberen Teil des Raumes G zu einer eventuellen Nachverbrennung ausreicht. Da die Verbrennungsluft durch den Aschenraum A eintritt, wird sie, wie die Pfeile andeuten, zum Teil durch den Rost Ro treten, zum Teil aber auch direkt im Raume G hochsteigen, die seitlich an den Rippen Ri anliegende Feuerzone mit Sauerstoff versorgen und als Sekundärluft auch noch in den Raum über dem Brennstoff B gelangen.
Der in Fig. 1 dargestellte Kessel ist, wie in Fig. 3 skizziert, für die Beheizung mit Öl hervorragend geeignet. Hiebei bezeichnet FI die Flamme des Ölbrenners, Sp die seitliche Auskleidung des Feuerraumes mit Schamotte-Platten und Sg die Abdeckung des Feuerraumes mit Schamotte-Gewölbesteinen.
Bei dieser beispielsweisen Anordnung werden die Schamottesteine bzw. Schamotte-Platten Sp so aufgestellt, d. h. an die Rippen angelehnt, dass sie den Gas-Strömungsraum G möglichst dicht gegen den Feuerraum abschliessen. Die Rauchgase der Flamme FI sind nun gezwungen, wie durch Pfeile angedeutet, zuerst nach unten zu strömen und durch den Rost hindurchzutreten, um dann erfindungsgemäss den sich verjüngenden Raum G zu durchströmen. Wegen dieses auch hier stattfindenden Durchtrittes der Rauchgase durch den Rost wird dieser wie in Fig. 1 mit Vorteil wassergekühlt sein und dadurch ebenfalls eine Heizfläche darstellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizkessel mit gleichmässiger spezifischer Belastung, der als Gliederkessel ausgebildet ist, wobei die Rauchgase durch einen Raum mit sich verengendem Querschnitt geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverminderung nicht nur die Volumen-Abnahme der Gase infolge Abkühlung wettmacht,
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ringerer Temperaturdifferenz ungefähr der gleiche Wärmedurchgang pro Flächen- und Zeiteinheit erfolgt.