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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der dem Feuerungsraum eines Verbren- nungsofens für Hausmüll od. dgl. nachgeschaltet ist und von Verbrennungsgasen durchströmt ist.
Die bekannten Verbrennungsöfen sind mit Feuerräumen ausgestattet, deren Wandungen mit
Schamotteplatten ausgemauert sind, deren Wärmeleitfähigkeit gering ist. Dabei wird die durch die
Verbrennung im Feuerraum erzeugte Wärme nur in geringem Umfang für die Raumheizung genutzt.
Dies geschieht zwar mittels bekannter einfacher Blechöfen, deren Wandungen dem Feuer direkt aus- gesetzt sind ; diese ungeschützten Wandungen brennen daher nach relativ kurzem Gebrauch durch. Da- zu kommt, dass die mit ausgemauerten, verhältnismässig kleinen Feuerräumen ausgestatteten Ver- brennungsöfen in der Regel aus Gusseisen gefertigt, nur für bestimmte Brennstoffe optimal und ausserdem sehr teuer in der Anschaffung sind. Ausserdem besteht ein weiterer Nachteil der einfachen
Blechöfen darin, dass die Seitenwandungen, die direkt mit den Flammen in Berührung kommen, beim
Feuerungsvorgang leicht zum Glühen gebracht werden, wodurch die Verletzungsgefahr vermehrt und die Wärmeabstrahlung zu stark wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zur Verbrennung von Müll od. dgl. geeigne- ten Verbrennungsofen in der Weise auszubilden, dass die durch die Verbrennung im Feuerraum er- zeugte Wärme ohne Gefährdung der Umgebung weitestgehend für die Raumheizung nutzbar gemacht wird und ausserdem aus dem Rauchgas vor dem Eintritt in den Schornstein Russ- und Ascheteilchen ausgefiltert werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird von den bekannten Wärmeaustauschern ausgegangen, die dem Feuerungsraum eines Verbrennungsofens für Hausmüll od. dgl. nachgeschaltet sind und von
Verbrennungsgasen durchströmt sind. Gemäss der Erfindung sind in dem Wärmeaustauscher deckel- lose, dosenförmige Formkörper vorhanden, welche mit der Öffnung nach unten und mit dem Boden nach oben in dem Wärmeaustauscher angeordnet sind, wobei die Böden der dosenförmigen Formkör- per mit einem oder mit mehreren Löchern versehen sind. Aus dem Rauchgas werden dadurch weitere Russ- und Ascheteilchen ausgefiltert, so dass nur trockenes und relativ sauberes Rauchgas in den Schornstein gelangt.
Zweckmässigerweise sind erfindungsgemäss zwischen den nebeneinander angeordneten dosenförmigen Formkörpern als Rauchgaskanäle wirkende Zwischenräume vorhanden und für die Rauchgase ist der Strömungswiderstand der Zwischenräume kleiner als der Strömungswiderstand der in den Böden der dosenförmigen Formkörper angeordneten Löcher.
Die dosenförmigen Formkörper bilden für die Rauchgase zwei unterschiedliche Rauchgaswege.
Ein Teil der Rauchgase kann an den z. B. aus leeren Konservendosen bestehenden Formkörpern vorbei direkt in das Abzugsrohr gelangen. Der übrige Teil der Rauchgase strömt in die dosenförmigen
Formkörper und durch die Löcher. Da der dabei zu überwindende Widerstand wesentlich grösser ist, als der Widerstand für die an den dosenförmigen Formkörpern vorbeiströmenden Rauchgase, ergeben sich unterschiedliche Rauchgasgeschwindigkeiten.
Die durch die dosenförmigen Formkörper strömenden Rauchgase verringern ihre Strömungsgeschwindigkeit so stark, dass auch leichte Russ- und Ascheteilchen nicht mehr mitgerissen werden und sich absetzen können. Dadurch wird das in den Schornstein gelangende Rauchgas auch vom grössten Teil der leichten Russ- und Ascheteilchen befreit.
Beim Anheizen oder bei kleinem Feuer können die Rauchgase an den dosenförmigen Formkörpern mit ausreichender Geschwindigkeit vorbeiströmen. Es ist deshalb auch bei ungünstigen Zugverhältnissen ein ausreichender Schornsteinzug vorhanden.
Gemäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist unterhalb der dosenförmigen Formkörper im Strömungsweg der Rauchgase ein Gitter angeordnet, auf dem Formkörper mit der Öffnung nach unten aufliegen. Durch das Gitter wird neben der Umlenkung der einströmenden Rauchgase auch ein grober Filtervorgang bewirkt, bei welchem die von den Rauchgasen mitgerissenen grösseren Papierteile durch das Gitter zurückgehalten werden und erst nach vollständiger Verbrennung als Aschenteile in den Feuerraum zurückfallen oder von dem durchströmenden Rauchgas mitgerissen werden.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen Verbrennungsofen mit angebautem Wärmetauscher in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Verbrennungsofen mit angebautem Wärmetauscher in Vorderansicht, Fig. 3 den
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Verbrennungsofen im Querschnitt, Fig. 4 eine Einzelheit des Verbrennungsofens im Teilschnitt und
Fig. 5 eine Einzelheit des Wärmetauschers im Teilschnitt.
Ein in Fig. l dargestellter Verbrennungsofen-l-für Hausmüll od. dgl. besteht aus einem rechteckigen Kasten --2-- aus Blech, der durch eine überstehende Platte --3-- abgedeckt und an der Vorderseite mit einer Feuerungstür--4--ausgestattet ist. An den Ecken des Bodenbleches --5-- (Fig. 2) des Kastens --2-- können aus profiliertem Blech od. dgl. erstellte Halterungen --6 bis 9-- befestigt sein. Das Bodenblech --5-- ist innerhalb des Feuerungsraumes-10- (Fig. 3) mit einer rechteckigen Öffnung --11-- versehen, über der ein Rost --12-- eingelegt ist. Unterhalb der Öffnung --11-- lagert in angesetzten Winkeln --13-- ein Aschenkasten --14--, der ebenfalls aus Blech gefertigt ist.
Die beiden Seitenwände-15, 16-- des Feuerungsraumes--10--sowie die Rückwand --17-- (Fig. 4) bestehen aus eingesetzten Blechen, die gegebenenfalls aus Abfallblech gefertigt werden können. Die Seitenwände --15, 16-- und die Rückwand --17-- des Feuerungsrau- mes --10-- können, wie in Fig. 3 dargestellt, mittels Bolzen--18 bis 21-- und zugeordneten
Distanzbuchsen--22 bis 25-- an den betreffenden Aussenwänden des Kastens --2-- (Fig. 1) befestigt werden oder, wie aus Fig. 4 ersichtlich, durch eingesetzte Winkel--26, 27--in der eingesetzten
Lage gehalten werden.
In die zwischen den äusseren Wandungen des Kastens--2-- (Fig. l, 2) und den Seitenwänden --15, 16--bzw. der Rückwand-17- (Fig. 3, 4) gebildeten Räume-28 bis 30-- sind zweck- mässig wellen-oder zickzackförmig gebogene Bleche --31 bis 33-- eingelegt, die zur Wärmeübertra- gung dienen, wobei sie die Wärme von den Seitenwänden-15, 16-bzw. der Rückwand-17- auf den Kasten --2-- übertragen, von dem die Wärme an die Raumluft abgegeben wird. An Stelle der Bleche --31 bis 33-können auch Gitterroste od. dgl. zur direkten Wärmeübertragung einge- setzt werden.
Die bereits genannte Platte --3-- (Fig. 2, 3) weist eine Öffnung --34-- auf, die durch einen abnehmbaren Deckel --35-- abgedeckt ist. Am hinteren Teil des Deckels --3-- ist eine Buchse - 36- (Fig. l) eingesetzt, die in ein Abzugsrohr --37-- eingeschoben ist. Am Abzugsrohr --37-- befindet sich eine Sperrklappe --38-- (Fig. 2), die zur Einstellung des Rauchabzugs dient. Das Abzugsrohr-37- (Fig. 2) sitzt in einer Muffe --39-- eines vorzugsweise rechteckigen Wärme- tauschers --40--, der einen sich nach innen trichterförmig erweiternden Einlauf --41-- aufweisen kann, der durch ein Gitter --42-- abgedeckt ist.
Die Leitrippen bzw. Leitbleche --43-- (Fig. 5) des Gitters --42-- können allseitig gegen die zugeordneten Wandungen --44-- geneigt sein, so dass die einströmenden Rauchgase in Pfeilrichtung 45 gegen die Wandungen --44-- strömen und dabei ihre Wärme an letztere abgeben. Zweckmässigerweise kann der zentrale Bereich (Fig. 2) des Gitters --42-- ohne Leitbleche --43-- ausgestattet und mit einem nach unten weisenden Kegel oder einer Pyramide --46-- versehen sein, welche die eintretenden Rauchgase an das Gitter --42-- leitet. Um eine möglichst grosse Wärmeabgabe zu erreichen, ist an der oberen Wandung --47-- des Wärmetauschers --40-- eine durchgehende Rohrmuffe --48-- eingesetzt, die ein Stück in den Innenraum --49-- hineinragt.
Durch diese Anordnung erfolgt eine gute Verwirbelung der Rauchgase, die dabei einen wesentlichen Teil ihrer Wärme an die umgebenden Blechteile abgeben.
In die Rohrmuffe --48-- ist ein Abzugsrohr --50-- eingeschoben, das zu einem nicht dargestellten Kamin des Hauses führt.
Durch das Gitter --42-- wird neben der Umlenkung der einströmenden Rauchgase auch ein grober Filtervorgang bewirkt, bei welchem die von den Rauchgasen mitgerissenen grösseren Papierteile durch das Gitter --42-- zurückgehalten werden und erst nach vollständiger Verbrennung als Aschenteile in den Feuerraum --10-- zurückfallen oder von dem durchströmenden Rauchgas mitgerissen werden.
An Stelle der kastenförmigen Ausbildung des Verbrennungsofens-l-und des Wärmetauschers --40-- kann auch eine zylindrische Formgebung erfolgen, bei welcher der Feuerungsraum --10-ebenfalls zylindrisch ausgebildet wird. Selbstverständlich sind dabei die zugeordneten Innenwandungen sowie die gewellten Wärmeleitbleche ebenfalls zylindrisch gestaltet. Des weiteren kann der Wärmetauscher --40-- als integrierter Bestandteil des Verbrennungsofens-l-ausgebildet werden.
In diesem Fall kommt das Abzugsrohr --37-- gemäss Fig. 2 in Fortfall. Bei der zylindrischen Formgebung kann ein durchgehender Aussenmantel vorgesehen werden, was sich fertigungstechnisch
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günstig auswirkt. Bei dieser Konstruktion ist der untere Bereich des Aussenmantels für den Feue- rungsraum und der obere Bereich für den zusätzlichen Wärmeaustauscher vorgesehen.
Nach der Erfindung sind in dem Wärmetauscher --40-- über dem Gitter --42-- dosenförmige Formkörper --51-- aus Blech angeordnet (Fig. 5). Diese dosenförmigen Formkörper --51-- können im einfachsten Fall aus leeren Konservendosen bestehen. Die dosenförmigen Formkörper --51-- sind mit der Öffnung nach unten und mit dem Boden nach oben im Wärmetauscher --40-- angeordnet.
Die Böden der dosenförmigen Formkörper --51-- sind mit einem oder mit mehreren Löchern --52-- versehen.
Aus dem Rauchgas werden dadurch weitere Russ- und Ascheteilchen ausgefiltert, so dass nur trockenes und relativ sauberes Rauchgas in den Schornstein gelangt.
Diese zusätzliche Ausfilterung der Russ- und Ascheteilchen aus dem Rauchgas lässt sich folgendermassen erklären :
Die dosenförmigen Formkörper --51-- bilden für die Rauchgase zwei unterschiedliche Rauchgaswege. Ein Teil der Rauchgase kann an den z. B. aus leeren Konservendosen bestehenden Formkörpern --51-- vorbei direkt in das Abzugsrohr --50-- gelangen. Der übrige Teil der Rauchgase strömt in die dosenförmigen Formkörper --51-- und durch die Löcher --52--. Da der dabei zu überwindende Widerstand wesentlich grösser ist, als der Widerstand für die an den dosenförmigen Formkörpern --51-- vorbeiströmenden Rauchgase, ergeben sich unterschiedliche Rauchgasgeschwin- digkeiten.
Die durch die dosenförmigen Formkörper --51-- strömenden Rauchgase verringern ihre Strömungsgeschwindigkeit so stark, dass auch leichte Russ- und Ascheteilchen nicht mehr mitgerissen werden und sich absetzen können. Dadurch wird das in den Schornstein gelangende Rauchgas auch vom grössten Teil der leichten Russ- und Ascheteilchen befreit.
Beim Anheizen oder bei kleinem Feuer können die Rauchgase an den dosenförmigen Formkörpern mit ausreichender Geschwindigkeit vorbeiströmen. Es ist deshalb auch bei ungünstigen Zugverhältnissen ein ausreichender Schornsteinzug vorhanden.
Bei schwankendem Schornsteinzug, wie er bei böigem Wind oder bei der Verbrennung von festen Brennstoffen nicht zu vermeiden ist, wird ausserdem noch folgender Vorteil durch die im Wärmetauscher --40-- befindlichen dosenförmigen Formkörper --51-- erzielt:
1. bei starkem Schornsteinzug durch Windböen wirken die Formkörper wie ein Widerstand oder wie eine Drosselklappe im Rauchgaskanal. Zu grosser Luftüberschuss bei der Verbren- nung und zu grosse Wärmeabführung aus dem zu beheizenden Raum werden dadurch vermie- den. Der Verbrennungswirkungsgrad und auch der Heizwirkungsgrad werden verbessert.
2. Bei starkem Schornsteinzug durch ein grosses Feuer wirken die Formkörper ebenfalls wie ein Widerstand im Rauchgaskanal. Dabei geben die langsam durch die dosenförmigen Formkörper --51-- strömenden Rauchgase einen grossen Teil ihrer Wärme an die Formkör- per --51-- ab.
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3. Bei schwachem Schornsteinzug durch ein kleines Feuer durch starken Abbrand oder nach dem Nachfüllen des Ofens mit Brennmaterial geben die Formkörper --51-- einen Teil der gespeicherten Wärme an die Rauchgase ab und erhöhen damit den Schornsteinzug. Das
Abbrennen des nachgefüllten Brennmaterials wird dadurch verbessert.
Da insbesondere bei der Verbrennung von Müll oder Holzabfällen die Verbrennung ständig zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert schwankt, ist die den Schornsteinzug regulierende Wirkung der Formkörper --51-- von wesentlicher Bedeutung für die Verbrennung und für den Hei- zungswirkungsgrad.
Mit den Formkörpern --51-- im Wärmetauscher --40-- lassen sich praktisch alle Vorteile einer automatisch gesteuerten Drosselklappe - ohne deren Nachteile, wie hoher mechanischer Aufwand, Störanfälligkeit od. - erreichen.
Gegenüber einer automatischen Drosselklappe werden noch zusätzlich folgende Vorteile erzielt :
1. Ausfilterung auch kleiner Russ- und Ascheteilchen aus dem Rauchgas,
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2. zusätzliche Wärmeausnutzung aus den Rauchgasen,
3. Erhöhung des Schornsteinzuges nach dem Nachfüllen von Brennmaterial.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher, der dem Feuerungsraum eines Verbrennungsofens für Hausmüll od. dgl. nachgeschaltet ist und von Verbrennungsgasen durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wärmetauscher (40) deckellose, dosenförmige Formkörper (51) vorhanden sind, welche mit der Öffnung nach unten und mit dem Boden nach oben in dem Wärmetauscher angeordnet sind, wobei die Böden der dosenförmigen Formkörper (51) mit einem oder mit mehreren Löchern (52) versehen sind.