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Die Erfindung betrifft einen-üblicherweise öl-oder gasbeheizten-Blechkessel, insbesondere für industrielle Zwecke und Zentralheizungen, mit zwei annähernd koaxial ineinander geschobenen schalenförmigen Wasserräumen, welche gemeinsam einen sackförmigen Feuerraum und zwischeneinander einen Rauchgaszug mit kreisringförmigem Querschnitt einschliessen, der an eine gekühlte Umkehrkammer anschliesst.
Bei dem Bau von Kesseln für Zentralheizungen und den Einsatz in der Industrie tritt die sackförmige Ausbildung des Feuerraumes nach dem Wirbelzonensystem im Interesse einer vorteilhaften geruch-und russfreien Feuerung sowie zur Vermeidung einer Feuerraumausmauerung immehr mehr in den Vordergrund. Gleiches gilt für die eine wirtschaftliche, durch Leitplatten erhöhte Wärmeübertragung gewährleistenden konvektiven Blechheizflächen. Diese bekannten Blechkessel lassen jedoch noch Wünsche bezüglich einer optimalen Wirtschaftlichkeit offen.
Bei der Konstruktion eines Kessels müssen nämlich zwei gegensätzliche Anforderungen berücksichtigt werden. Einerseits muss man eine maximale Belastung der spezifischen Kesselheizfläche und anderseits einen minimalen Rauchzugwiderstand zustande bringen.
Aus theoretischen überlegungen geht hervor, dass der Rauchzugwiderstand mit der Strömungsgeschwindigkeit sehr stark, die Wärmeübertragung hingegen langsam zunimmt.
Bei bekannten Kesselkonstruktionen mit Rauchzügen von konstantem Querschnitt ist der Druckabfall des Rauchgases im Eintrittsbereich des Rauchzuges, infolge der grossen Eintrittsgeschwindigkeit grösser als das wirtschaftliche Optimum, während im Austrittsbereich die abnehmende Geschwindigkeit einen geringen Wärmeübertragungskoeffizienten hervorruft. Das optimale Verhältnis kann sich nur in dem kurzen mittleren Bereich des Rauchzuges herausbilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blechkessel der eingangs angeführten Art zu schaffen, welcher unter Vermeidung der erwähnten Nachteile gleichzeitig einen optimalen Wärmeübergang und einen minimalen Rauchzugwiderstand gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Begrenzungsflächen des Rauchgaszuges kegelförmig verlaufen, wobei sich einerseits die Kegelflächen in Strömungsrichtung der Rauchgase erweitern und sich anderseits der den Rauchgaszug bildende Spalt zwischen den beiden schalenförmigen Wasserräumen in Strömungsrichtung verengt.
Der kegelförmig begrenzte Rauchzug mit kreisringförmigem, sich in der Strömungsrichtung verengendem Querschnitt ermöglicht optimale Rauchgasgeschwindigkeiten die ganze konvektive Kesselheizfläche entlang, und dadurch ein wirtschaftlich optimales Verhältnis. Das heisst aber, dass die Belastung der spezifischen Kesselheizfläche bedeutend erhöht werden kann, ohne dass der Rauchgaswiderstand zunimmt.
Es wird die Auswahl des optimalen Durchflussdurchmessers in Hinsicht auf die Wärmeübertragung und den Druckabfall des Rauchgases ermöglicht, unter Berücksichtigung des spezifischen Volumens der Rauchgase, das die Funktion des Druckes und der Temperatur ist. Der Wirkungsgrad des Kessels wird dadurch bedeutend erhöht.
Der erfindungsgemässe Blechkessel ist einfach in seiner Ausbildung und kann auch für hohe Drücke gebaut werden, eignet sich für die modernsten Feuerungsarten sowie zur Abkühlung der Rauchgase ohne besondere Rauchrohre.
Im Rauchgaszug können bei einer zweckdienlichen Ausführung Rauchlenkplatten und ein gekühlter Fuss zur Anordnung gelangen. Zur weiteren Abkühlung der Rauchgase kann die äussere Blechfläche des Wasserraumes mit einem oder mehreren Rauchgaszügen umgeben sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die beiden Wasserräume an besondere Dampftrommeln angeschlossen, welche vorteilhaft in ihrem Dampfraum auch Wasserrohre zur Warmwasserbereitung und in ihrem Wasserraum Rauchrohre enthalten können.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Blechkessels schematisch im Längsschnitt dargestellt. Die Blechverkleidungen der beiden koaxialen, schalen-bzw. rotationskörperförmigen Wasserräume--l und 2--bilden mit dem sackförmigen Feuerraum--3--die gekühlte Umkehrkammer
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schalenförmigen Wasserräumen --1, 2-- verengt sich in Strömungsrichtung. Die bei den Wasserräume --1, 2-- sind an die gesondert ausgebildete Dampftrommel--6--angeschlossen. Zur Verbesserung des
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Rauchgasleitplatten--7--.
Die Verbrennung des Brennstoffes im Kessel erfolgt im sackförmigen Feuerraum --3-- nach dem Wirbelzonensystem, wobei die Gegenströmung den zum vollkommenen Verbrennen erforderlichen, entsprechend langen Strömungsweg und die intensive Vermischung gewährleistet. Die gekühlte Umkehrkammer--4--leitet die heissen Rauchgase in den Rauchgaszug--5--, wo diese abgekühlt werden.
Die im Kessel abgekühlten Rauchgase können zwischen isolierten Blechwänden weitergeleitet und in (nicht dargestellten) die äussere Verkleidung der Wasserräume umgebenden Rauchgaszügen weiter abgekühlt werden. Als letzter Rauchgaszug können in die separate Dampf trommel --6-- Rauchrohre eingebaut werden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann der Blechkessel aus durch einfache Blechprofile begrenzten Wasserräumen gebildet werden. Die im Kesselinneren bereits abgekühlten Rauchgase können-wie erwähnt-ohne besondere weitere Heizflächen durch die äussere Verkleidung der Wasserräume weitergekühlt
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werden, wodurch ein ausserordentlich grosser Wirkungsgrad des Kessels sehr ökonomisch gewährleistet werden kann. Da die schalenförmigen Wasserräume axial auseinandergezogen werden können, sind Fertigung, Reparatur und Reinigung des Kessels sehr einfach durchführbar. Die in bezug auf ihre Festigkeit ökonomisch ausgebildeten Wasserräume ermöglichen die Auslegung des Kessels auch für höhere Drücke. Im Interesse eines elastischen Betriebes können die Wasserräume des Kessels vergrössert werden.
Die geschlossene Ausführung des Kessels ermöglicht eine überdruckfeuerung und eine tragbare Ausführung. Die günstigen Strömungsverhältnisse gewährleisten einen geringen Strömungswiderstand für das Rauchgas und eine hohe spezifische Heizflächenbelastung. Es erübrigt sich die Ausmauerung des Feuerraumes und daher auch deren periodische Erneuerung und Instandhaltung.