Heisswasserkessel. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Heisswasserkessel für intermittierende Feuerung, bei dem der Feuerraum und die Rauchgaskanäle mit einer wärmespeichern den Umkleidung umgeben sind, damit die während jeder Feuerungsperiode aufgespei- eherte Wärmemenge den Wärmebedarf wäh rend Unterbrechungsperioden decken kann, die mehrfach länger sind als die vorige Feue- rungsperiode. Zweck der Erfindung ist es, einen besonders für Holzfeuerung geeigneten Kessel dieser Art zu schaffen, bei dem die Strahlungsverluste des Kessels gegenüber der Umgebung möglichst niedrig gehalten wer den.
Der gemäss der Erfindung geschaffene Heisswasserkessel, der diesen Anforderungen genügt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespeichernde Umkleidung des Feuer raumes und der Rauchgaskanäle von einem gegen die Umgebung wärmeisolierten Was serraum ummantelt ist, so dass der Wasser raum einen wärmeabsorbierenden Schirm ver- hältnismässig niedriger Temperatur zwischen der Wärmequelle und der Umgebung bildet.
Die Zeichnung stellt einige beispielsweise Ausführungsformen des Heisswasserkessels gemäss der Erfindung dar, und zwar zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt nach Linie 1-1 in Fig. 3 und 4 durch einen Kes sel gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, während Fig. 2 eine Endansicht des fraglichen Kessels und Fig. 3 und 4 Querschnitte nach der Linie 3-3 in Fig. 1 und 4 bezw. 4-4 in Fig. 1 darstellen.
Fig. 5 und 6 zeigen in vertikalem Längsschnitt und Querschnitt eine modifizierte Ausführung des Kessels. Fig. 7 und 8 zeigen in vertikalem Längsschnitt und im Horizontalschnitt eine dritte Modifikation, die sich besonders zur Ausführung in kleinen Einheiten eignet.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 ist der Feuerraum 1 von feuerfestem Mate rial 2 umgeben, das seinerseits z. B. von ge wöhnlichen Mauersteinen 3 getragen wird. Das feuerfeste Material kann z. B. aus Kera mik oder Schamotte bestehen und sollte so wärmebeständig sein, dass es Temperaturen bis 1400 C vertragen kann.
Die Rauchgase werden durch einen aufsteigenden, trichter- ähnlichen Kanal 4 im feuerfesten Material abgeleitet und gehen oben in einen querlau fenden Kanal 5a über, der mit einer Mehr zahl von waagrechten Kanälen 5 kommuni ziert, welche in einer Horizontalebene in Längsrichtung des Kessels laufen und eine höher als die Feuerstelle 1 liegende Etage bilden. Die Kanäle 5 werden zwecli#mässig aus eingemauerten Rohren z. B. aus Schamotte mit aussen viereckigem und inwendig rundem Querschnitt gebildet. Nach den Kanälen 5 folgt ein vertikaler Kanal 6 und eine neue Etage mit. horizontalen Kanälen 7.
Gegen über dem rechten Ende der Kanäle 5 und 7 in Fig. 1 und 4 befinden sich horizontale Russöffnungen, welche durch Deckel 8, 9 mit Schutz- oder Brennstöpseln 10 bezw. 11 ge schlossen sind. Die Kanäle 7 sind mittels eines querlaufenden Kanals 7a miteinander vereinigt und gehen in den Rauchabzug 12 über, der mittels eines mit Hilfe eines Hand griffes 15 betä.tigbaren Schiebers 13 kontrol liert werden kann. Bis auf die Vorderseite und den Boden wird das Ganze von einer Isolierschicht 16 und. einem äussern Schutz blech 17 umgeben.
Zwischen den Etagen, welche von der Feuerstelle 1 und den Kanä len 5 bezw. 7 gebildet werden, befinden sich eingemauerte, horizontale '\Vasserl-#asten 18 und 19, und zuoberst ist ein Wasserkasten 20 vorhanden, welche Kasten sämtlich horizon tal sind und eine Höhe haben. die im Ver hältnis zur Länge und Breite der Kasten klein ist.
Der die in Etagen angeordneten Teile 1, 18, 5, 19, 7 und 20 enthaltende Kör per wird gemäss Fig. 4 an drei Seiten von vertikalen Wasserkasten 21, 22 und 23 von in der Hauptsache derselben Form, wie die horizontalen Kasten, umschlossen, welche vertikale Kasten sich über fast die ganze Höhe des Kessels erstrecken. Die v erschiede- nen Wasserkasten, welche verschiedene dünne Schichten des Wasserraumes des Kessels bil- den, sind durch eine Anzahl lösbarer Verbin dungen 24 miteinander verbunden.
Diese Verbindungen zwischen je zwei Kasten be sitzen in der gezeigten Ausführungsform je ein an jedem Blechkasten festgeschweisstes Rohrstück, das an seinem äussern freien Ende mit einer Flansche versehen ist. Beim Zusa.m- inenbau des Kessels werden die zusammenge hörigen Flanschen benachbarten Kasten mit einander zusammengeschraubt, wobei als dichtende Zwischenlage ein Packungsring, z. B. aus Klingerit, verwendet werden kann. Das Warmwasserstei-;rohr ist mit 25 und das Rückleitungsrohr mit 26 bezeichnet.
Die untern Enden der vertikalen Kasten 21 und 23 werden zweckmässig mittels einer Anzahl querlaufender Rohre 27 verbunden.
Wie aus der Beschreibung und der Zeich nung hervorgeht, kommen die heissen bezw. warmen Abgase an keiner Stelle in Berüh rung mit dem Metallina,ntel des Wasserrau mes, wodurch verhindert wird, dass eine zu schnelle Erwärmung des Wasserraumes statt findet.
Auf Grund der grossen Hasse des festen @-ä.rinespeichernden 141aterials 2 und 3 kann der Wasserraum sehr klein ausgebildet bezw. sein Volumen gegenüber demjenigen des Materials 2, 3 relativ klein gewählt wer den, indem dank der grossen Wärmekapazität des wärmespeichernden Materials die metal- liscben Wände des Wasserraumes stets bei einer zweckmässigen Betriebstemperatur ge halten werden.
Bei einem praktisch ausgeführten Kessel hat es sieh gezeigt, dass während der L nter- brechungsperioden bei gewöhnlichem norma lem Betrieb die Wände des Kesselwasserra.u- mes eine Temperatur gehabt haben, die. von einer höchsten Ausgangstemperatur von z. B.
60 C mit nur ungefäbr 1 C pro Stunde ge fallen ist. Während der gegenüber der Unter brechungsperiode vielfach verkürzten Feue- rungsperiode, die während einer oder zwei Stunden von 24 Stunden dauert. steigt die Temperatur ungefähr y/#, C pro Minute.
Beim Zusammenbau des Kessels werden die verschiedenen Blechkasten nacheinander eingelegt und mit den benachbarten Kasten mittels der Verbindungen 24 vereinigt.
Die Wände der Blechkasten können unter Umständen gewellt sein. Anstatt Kasten kön nen eine Mehrzahl von parallellaufenden oder zickzackförmig verlaufenden Rohren verwen det werden. Die Rohre können dabei even tuell eine etwas flache Querschnittsform auf weisen. In dem in Fig. 1-4 gezeigten Heisswas serkessel erfolgt, wie schon hervorgehoben, der Wärmeübergang von den Rauchgasen an den Wasserraum ausschliesslich indirekt durch das zwischenliegende wärmespeichernde Mauerwerk. Es leuchtet ein, dass in einem in dieser Weise gebauten Kessel die Rauchgase den Kessel mit einer verhältnismässig hohen Temperatur verlassen werden.
Eine effektive schliessliche Abkühlung der Rauchgase und damit eine verbesserte Wärmeökonomie kann man jedoch unter Beibehaltung der übrigen Eigenschaften des Kessels dadurch innerhalb des Rahmens der Erfindung erreichen, dass man die Rauchgase, nachdem dieselben den grössten Teil ihres Wärmeinhaltes an das wärmespeichernde Mauerwerk abgegeben haben und unmittelbar ehe sie in den Schorn stein eingehen, einen Teil des Wasserraumes des Kessels direkt bestreichen lässt, z. B. so, wie an dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Kessel gezeigt ist.
Dieser Kessel unterschei det sich von dem oben beschriebenen unter anderem dadurch, dass die oberste horizontale Wasserschicht 30, welche der Schicht 20 ge mäss Fig. 1--4 entspricht, die Decke des obersten horizontalen Rauchgaskanals 31 bil det und mit herabhängenden Teilen 32 und 33 die vertikalen Seitenwände und die hin tere Wand des Kanals 31 begrenzt. Dazu sind noch zwischen den herabhängenden Wasserkastenpartien 32 eine Anzahl von querlaufenden Wasserrohren 34 eingefügt, welche dazu dienen, die direkte Berührungs fläche mit den Rauchgasen, welche beim Ein tritt in den Kanal 31 schon eine verhältnis mässig niedrige Temperatur haben, noch zu vergrössern.
Der Heisswasserkessel gemäss Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von dem Kessel. gemäss Fig, 1--4 auch dadurch, dass der dem Feuer raum 1 am nächsten liegende horizontale Rauchgaskanal aus in zwei Etagen ange ordneten rohrförmigen Teilkanälen 5 besteht, was eine Vergrösserung der Wärmeübergangs fläche in diesem Kanal mit sich bringt und damit eine niedrigere Temperatur der Rauch gase, ehe diese in den obersten horizontalen Kanal eintreten und dort in direkter Berüh rung mit dem betreffenden Wasserkasten ge langen.
Ferner sind in dem wärmespeichern den Mauerwerk an beiden Seiten des Aschen raumes zwei Kanäle 35 vorgesehen, welche hinter dem Aschenraum in einen gemein samen, mit einem Regulierungsschieber ver- sehenen Kanal 37 zusammenlaufen, durch welchen dem Rauchgaskanalsystem unmittel bar hinter dem Feuerraum vorgewärmte Sekundärluft zugeführt werden kann: Der modifizierte Heisswasserkessel, der in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist wegen seiner einfachen Bauart und Billigkeit besonders zur Ausführung in kleineren Einheiten ge eignet, z. B. für Gebäude mit bis ca. zehn Zimmern.
Der Wasserraum dieses Kessels ist als ein doppelwandiger Kasten ausgeführt, dessen vertikale Partien 110, 111, 112 und 113 miteinander und mit der untern, den Boden des Kastens bildenden Partie 99 ein unlösbares Ganzes bilden, während die den Deckel des Kastens bildende obere horizon tale Partie 114 als eine lösbare Einheit aus geführt wird, die mittels Rohrverbindungen 115 mit den vertikalen Partien des Wasser kästens verbunden ist. An dem kastenförmi- gen Wasserraum sind das Steigrohr 116 und das Zurückleitungsrohr 117 angeschlossen.
Das von dem Wasserraum umschlossene wärmespeichernde Mauerwerk besteht aus dem auf der untern Kastenpartie 99 ruhen den Boden 88, den Seitenwänden 118, 119, 120 und 121, der in der Form. eines Gewölbes ausgeführten Decke 122 und aus zwei verti kalen Zwischenwänden 123 und 124. Die Zwischenwand 123 ist so wie die Seitenwände auf dem Boden 88 aufgemauert und bildet eine Begrenzungswand im Feuerraum 125, welcher in gewöhnlicher Weise mit einem Rost 126 versehen ist.
Die Zwischenwand 124 ruht auf zwei querlaufenden, in den vertika- s len Mantelpartien 111 und 113 befestigten Wasserrohren 127 und bildet zusammen mit der Zwischenwand 123 einen herabsteigen den Rauchgaskanal 128, der an seinem obern Ende in Verbindung mit dem Feuerraum 125 steht. Die Zwischenwand 124 bildet zusam men mit der benachbarten Seitenwand 1l2 einen aufsteigenden Rauchgasl,:ana,lzweig 129, der an seinem obern Ende durch die Offnung 130 in den Schornstein einmündet.
In den beiden wärmespeichernden Zwischenwänden 123 und 124 liegen Wasserrohre 131 und 132 eingebettet, welche den Wärmeübergang von den Wänden an den eigentlichen Wasserraum des Kessels vermitteln. Die Brennstoffein fuhröffnung 133 ist an der einen Kleinseite des Feuerraumes 125 angeordnet. Gegenüber der horizontalen Passage zwischen den verti kalen Rauchgaskanalzweigen <B>128</B> und 129 ist eine Russöffnung 134 angeordnet.
Um den Kessel gegen Wärmeverluste zii schützen, ist er in gewöhnlicher Weise mit tels einer dicken wärmeisolierenden Schicht= 135 von der Umgebung isoliert. In der ge zeigten Ausführungsform ist eine Isolier schicht auch unter dem wassergekühlten Kes selboden vorgesehen, was den besonderen Vorteil mit sich bringt, dass der Kessel ohne die geringste Feuergefahr auf irgendeiner brennbaren Unterlage, z. B auf einen Holz fussboden, aufgestellt werden kann.
Mit Rücksicht darauf, dass die Tempera tur im Feuerraum 125 wesentlich höher ist als die Temperatur in den Ra.ueh_;a.sizana,l- zweigen 128, 129, ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, die Zwischenwand 123 dielzer ausgeführt als die Zwischenwand 124. Um den Wärmeübergang an den Wasserraum von den heissesten Teilen des wärmespeichernden Mauerwerks noch zu verzögern, kann -unter Umständen eine extra wärmebeständige Iso lierschicht, z.
B. bestehend aus Asbest, zwi schen dem den Feuerraum umgebenden Mauerwerk und dem umschliessenden kasten- förinigen Wasserraum eingelegt werden. Wenn es sieh darum handelt, einen Kessel für sehr niedrige Belastung und mit mög lichst langen Intervallen zwischen den Feue- rungsperioden zu bauen, kann man unter Umständen wärmeisolierende Schichten über all zwischen dem Wasserraum und dem Mauerwerk einlegen und dabei die Dicke der Isolationsschicht an verschiedenen Stellen mit Rücksicht auf die Mitteltemperatur des Mauerwerks wählen.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, er strecken sich bei der in den Fig. 7 und 8 ge zeigten Ausführungsform sowohl der Feuer raum als auch die Rauchgaskanalzweige über einen relativ grossen Teil der Breite des Kes sels. Diese Anordnung ist besonders bei Kes seln mit sehr kleinen Abmessungen vorteil haft. Man kann dabei die Höhe so klein wäh len, dass man die Mauerung bequem von oben ausführen kann, ehe der obere horizontale Wasserkasten an seinem Platz befestigt wird, was zu der grossen Billigkeit dieses Kessels beiträgt.
In den in den Fig. 7 und 8 gezeigten Heisswasserkessel erfolgt offensichtlich die Wärmeübertragung von dem Feuerraum und den Raucligaskanä len an den Wasserraum indirekt durch das Mauerwerk, mit der Aus nahme von den kleinen Wärmemengen, welche an die als Trageisen dienenden Was serrohre 127 direkt übertragen werden. Diese z Rohre können aber, wenn erwünscht, in dem entern Teil der Zwischenwand 7.24 einge bettet werden. Auch andere Modifikationen dieses Kessels sind denkbar.
So kann unter Umständen, besonders in grösseren Einheiten, die den Boden des Wasserraumes bildende untere horizontale Wassersehiclif eventuell weggelassen werden und das wärmespei- chernde Mauerwerk direkt auf der Unterlage aufgemauert werden.