CH366139A - Schmiedeeiserner Lufterhitzer - Google Patents

Schmiedeeiserner Lufterhitzer

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CH366139A
CH366139A CH8042159A CH8042159A CH366139A CH 366139 A CH366139 A CH 366139A CH 8042159 A CH8042159 A CH 8042159A CH 8042159 A CH8042159 A CH 8042159A CH 366139 A CH366139 A CH 366139A
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CH
Switzerland
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pockets
combustion chamber
heating gas
air heater
heating
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CH8042159A
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Inventor
Guenter Prof Dr Ing Schoell
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Schoell Guenter
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
    • F24H3/087Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using fluid fuel

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Description


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 Schmiedeeiserner Lufterhitzer Schmiedeeiserne Lufterhitzer, bei denen die Wärme eines oder mehrerer Gas- oder Ölbrenner oder einer mit festen Brennstoffen    betriebenen   Feuerung durch metallische Trennwände auf Luft übertragen wird, sind in mannigfachen Ausführungsformen bekannt. In der Regel bestehen diese Lufterhitzer einerseits aus einer von einem Blechmantel umgebenen Brennkammer und anderseits aus dieser Brennkammer nachgeschalteten    Heizgaskanälen   aus Blechtaschen oder Rohren. Sowohl die Brennkammer als auch die nachgeschalteten    Heizgaskanäle   geben dabei durch ihre Wände die auf der einen Seite aus den Heizgasen aufgenommene Wärme auf der anderen Seite an einen vorbeigeführten Luftstrom ab. 



  Bei dieser Art der Wärmeübertragung nehmen die Trennwände Temperaturen an, die jeweils zwischen den Temperaturen der an den beiden Seiten    vorbeiströmenden   Wärmeträger, nämlich einerseits Gas und anderseits Luft, liegen. Ist die Wärme- übergangszahl auf beiden Seiten einer Trennwand gleich gross, so ist die Temperatur der Trennwand bekanntlich durch das arithmetische Mittel der Temperaturen beider Wärmeträger bestimmt. Sind die    Wärmeübergangszahlen   dagegen verschieden gross, so    nähert   sich die Temperatur der Trennwand der Temperatur des Wärmeträgers, bei dem die grössere    Wärmeübergangszahl   vorhanden ist.

   Für den vorliegenden Fall aber bedeutet dies, dass infolge der auftretenden Gas-, Flammen- oder    Feuerbettstrahlung   auf der    Heizgasseite   in der Brennkammer eine besonders grosse    Wärmeübergangszahl   zu verzeichnen ist. Ausserdem herrscht in diesem Teil der    Brenn-      kammer   die höchste Temperatur des Lufterhitzers. Beides aber bewirkt eine hohe Temperatur der    Brennkammerummantelüng,   die, wenn sie aus Schmiedeeisen besteht, in kurzer Zeit durch Zunderbildung zerstört wird.

   Zur Beseitigung dieser Gefahr der    Zunderbildung   infolge einer zu hohen spezifischen Wärmebelastung hat man bei bekannten Lufterhitzern eine stehende Brennkammer benutzt, deren Mantel mit gegen das Innere der Brennkammer hin offenen, ringsherum radial angeordneten, je aus zwei konvergierenden ebenen Wänden bestehenden Taschen versehen ist, die im Querschnitt derart tief und    spitzwinklig   ausgebildet und an ihrem unteren Ende je mit einem an der    Brennkammeraussenseite   zwischen den Taschen senkrecht verlaufenden    Heizgasrohr   so verbunden sind, dass    düe   am    Brennkammerboden      mittig   eintretenden Heizgase eines Brenners oder einer Rostfeuerung in der    Brennkammermitte   hochsteigen,

   in den Taschen nach unten strömen, zum Teil sich wieder mit über dem    Brennkammerboden   entstehenden Heizgasen hoher Temperatur mischen und zum anderen Teil durch die senkrechten    Heizgasrohre   nach oben steigen und durch eine    Rauchgas-      sammelkammer   in einen Schornstein abziehen. 



  Bei der Ausbildung eines solchen Taschen aufweisenden Mantels der Brennkammer ergeben    sich   jedoch insofern immer noch Schwierigkeiten, als zwischen den nach aussen vorstehenden Rändern benachbarter Taschen immer noch ein ausreichender Raum für die    senkrecht   verlaufenden    Heizgasrohre   und für die wieder an diesen    vorbeiströmende,   zwischen den Taschen hochsteigende und die von    diesen   abgegebene Wärme aufnehmende Luft frei bleiben muss.

   Da ausserdem die von den zuinnerst    in   der Brennkammer liegenden Teilen der Taschen gebildete lichte Weite der Brennkammer ein Mindestmass nicht unterschreiten darf, ist der von den beiden konvergenten Wänden jeder Tasche eingeschlossene Öffnungswinkel somit immer noch verhältnismässig gross, obgleich er vom Gesichtspunkt der Verringe- 

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    rung   der spezifischen Wärmebelastung her noch    wesentlich   niedriger sein sollte. 



  Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu    Grunde,   den Mantel der Brennkammer so auszubilden, dass der genannte    Öffnungswinkel   der Taschen möglichst klein ist, jedoch immer noch ein    aus-      rechender   Raum für die aussen zwischen den benachbarten Taschen entlanggeführten    Heizgasrohre   und die hochsteigende Luft frei bleibt. 



  Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen den mit den Heizgasrohren verbundenen Taschen weitere gleichartige Taschen geringerer Tiefe angeordnet sind. 



  Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. 



  Es zeigen:    Fig.   1 einen senkrechten Mittelschnitt    eines      Luft-      erhitzers   nach der Linie 1-1 in    Fig.   2,    Fig.   2 einen waagrechten Schnitt des Lufterhitzers nach der Linie 2-2 in    Fig.   1, in grösserem Massstab, und    Fig.   3 einen senkrechten Schnitt einer Wand einer Tasche und des an diese angeschlossenen    Heizgas-      rohres,   ebenfalls in grösserem Massstab, gemäss der Linie 3-3 in    Fig.   2. 



  Der in den    Fig.   1 bis 3 dargestellte schmiedeeiserne Lufterhitzer ist mit einem Gas- oder Ölbrenner 1 ausgestattet und weist eine stehende Brennkammer 2 auf, deren von einem zylindrischen Blechmantel 3 umgebener Mantel 4 eine    Vielzahl   von gegen das Innere der Brennkammer 2 hin offenen, ringsherum radial angeordneten, je aus zwei konvergierenden ebenen Wänden 5 bzw. 6 bestehenden Taschen aufweist.

   Während die fast bis gegen die Innenwand des Blechmantels 3 vorstehenden Wände 5 verhältnismässig breit sind, weisen die jeweils zwischen zwei solchen Wänden angeordneten Wände 6 eine derart geringere Breite auf, dass zwischen den nach aussen vorstehenden Rändern 7 benachbarter Paare von Wänden 5 jeweils noch ein ausreichend grosser kanalartiger Zwischenraum 8 für die Aufnahme eines der    Ableitung   der Heizgase dienenden    Heizgasrohres   9 sowie für die Strömung der zu erwärmenden Luft    freibleibt.   Jedes dieser    Heizgasrohre   9 mündet dabei einerseits in der in der    Fig.   3 gezeigten Weise unter einem spitzen Winkel a seitlich in das untere Ende 11 der entsprechenden, von zwei breiteren Wänden 5 gebildeten tieferen Tasche ein,

   anderseits verläuft es senkrecht zwischen den Aussenflächen benachbarter Wände 5 nach oben und mündet in eine oberhalb der    Brennkammer   2 angeordnete, gegenüber dieser durch einen aus feuerfester    Stampfmasse   bestehenden Deckel 12 getrennte    Rauchgassammelkammer   13. 



  Um die    Heizgasrohre   9 unter einem    möglichst   spitzen Winkel a in die tieferen Taschen einmünden zu lassen, sind die    diesen   zugekehrten Enden der    Heizgasrohre   in der in der    Fig.   3 dargestellten Weise selbst als Rohrkrümmer abgebogen, in den Aussenflächen der Wände 5 parallelen Flächen abgeschnitten und an den Wänden 5 angeschweisst. Oberhalb jeder Mündung 14 dieser    Heizgasrohre   9 in die Rauchgassammelkammer 13 befindet sich ausserdem auf der Aussenseite der letzteren jeweils ein Putzdeckel 15, der eine leichte Reinigung der    Heizgasrohre   9 gestattet. 



  Unterhalb des den Brenner 1 umgebenden, die Brennkammer 2 nach unten hin abschliessenden, ebenfalls aus einer feuerfesten    Stampfmasse   bestehenden Bodens 16 ist ausserdem ein durch einen Elektromotor 17 angetriebenes    Ventilatorrad   18 oder dergleichen angeordnet, das durch die mit 19 bezeichneten Öffnungen die zu erwärmende Luft ansaugt und in Richtung der Pfeile 21 in die kanalartigen Zwischenräume 8 drückt, aus denen die Luft dann nach Aufnahme der an sie von den Wänden 5 und 6 sowie den    Heizgasrohren   9 abgegebenen Wärme wieder durch die    Luftaustrittsöffnungen   22 nach aussen abströmt.

   Diese einfache und glatte Luftführung gestattet bei nur geringen Zugverlusten die Anwendung verhältnismässig hoher Strömungsgeschwindigkeiten, so dass mit einer nur geringen    Ventilatorleistung   grosse    Wärmeübergangszahlen   erreicht werden. 



  Die von dem Brenner 1 aus senkrecht mit hoher Temperatur in die Brennkammer 2 eintretenden Heizgase dagegen strömen zunächst in Richtung der Pfeile 23 in der    Brennkammermiitte   gegen den Kammerdeckel 12, werden dort allseitig nach aussen in die Taschen abgelenkt und strömen, während sie ihre Wärme durch Strahlung und Konvektion an die Wände 5 und 6 dieser Taschen abgeben, in diesen in Richtung der Pfeile 24 nach unten. Hier wird ein kleiner Teil der nunmehr abgekühlten Heizgase in die an den unteren Enden 11 der von den breiteren Wänden 5 gebildeten tieferen Taschen angeschlossenen    Heizgasrohre   9 eingeführt, in Richtung der Pfeile 25 durch diese Rohre geleitet und über die    Rauchgassammelkammer   13 in einen nicht besonders dargestellten    Schornstein   oder dergleichen abgeführt.

   Der andere grössere Teil der abgekühlten    Heizgase   dagegen kehrt zur    Brennkammermitte   zurück und vermischt sich hier mit den oberhalb des Brenners 1 aufsteigenden wärmeren Heizgasen, um mit diesen zusammen wieder in Richtung der Pfeile 23 hochzusteigen. 



  Damit aber bildet sich innerhalb der    Brenn-      kammer   2 ein    Heizgas-Teilkreislauf   aus, der aus warmen und aus abgekühlten Heizgasen besteht, wobei die von der    Brennerflamme   abgegebene Wärme einer grossen und ständig von aussen her gut gekühlten, von den Wänden 5 und 6 gebildeten Heizfläche zugeführt wird. Darüber hinaus wird aber auch die Strahlung der    Brennerflamme   an den Wänden 5 und 6 durch Mischen der wärmeren Heizgase mit den kälteren, im Teilkreislauf in den Taschen strömenden    Heizgasen   gemildert. 



  Weiterhin stehen je zwei Wände 5 bzw. 6, die zusammen eine Tasche bilden, in einem solchen    spitzen   Winkel    ss   zueinander, dass die auf der Innenfläche jeder solchen Wand je Flächeneinheit pro 

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 Zeiteinheit auftreffende Strahlungswärme nur etwa ein Bruchteil, etwa    i/4   oder gar    i/5   dessen beträgt, was sonst auf die Fläche eines    gleichgrossen   glatten Zylindermantels fallen würde. 



  Sowohl die die Wände 5 und 6 aussen kühlende Luft als auch die verhältnismässig    kleüne   spezifische Wärmebelastung der Wände 5 und 6 bewirken also, dass die Temperatur des aus den Wänden 5 und 6 bestehenden Mantels 4 der Brennkammer 2 unter der    Verzunderungstemperatur   gehalten werden kann. und die Taschen (6) geringerer Tiefe    im.   Querschnitt den gleichen    Öffnungswinkel      (ss)   aufweisen. 



  2. Lufterhitzer nach dem Patentanspruch und dem    Unteranspruch   1, dadurch    gekennzeichnet,   dass die tieferen Taschen (5) und die Taschen (6) geringerer Tiefe derart    abwechselnd   zueinander angeordnet sind, dass zwischen den nach aussen vorstehenden Rändern (7) der benachbarten tieferen Taschen (5) noch ein ausreichender Raum (8) für    die   Heizgasrohre (9) und die zwischen diesen Taschen hochsteigende, Wärme    aufnehmende   Luft (21) frei bleibt. 



  3. Lufterhitzer nach dem Patentanspruch und den    Unteransprüchen   1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes am unteren Ende (11) der betreffenden tieferen Tasche (5) angeschlossene Heizgasrohr (9) unter einem    spitzen   Winkel (a) in die Tasche (5) mündet. 



  4. Lufterhitzer nach dem Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass jedes    Heizgasrohr   (9)    mittels   eines sich    maximal   über einen Bereich von 45  erstreckenden    Rohrkrümmers      an   die betreffende tiefere Tasche (5) angeschlossen ist. 



  5.    Lufterhitzer   nach den    Unteransprüchen   3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den tieferen Taschen (5) zugekehrten Enden der    Heizgasrohre   (9) selbst als Rohrkrümmer abgebogen    sind.   



  6. Lufterhitzer nach den Unteransprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den tieferen Taschen (5) zugekehrten Enden der    Heizgasrohre   (9) oder der zwischengeschalteten Rohrkrümmer    in   den Aussenflächen der tieferen Taschen (5) parallelen Flächen abgeschnitten und aussen an diesen Taschen (5)    angeschweisst   sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Schmiedeeiserner Lufterhitzer mit stehender Brennkammer, deren Mantel gegen das Innere der Brennkammer hin offene, ringsherum radial angeordnete, je aus zwei konvergierenden ebenen Wänden bestehende Taschen aufweist, die im Querschnitt derart tief und spitzwinklig ausgebildet und an ihrem unteren Ende je mit einem an der Brenn- kammeraussenseite zwischen den Taschen senkrecht verlaufenden Heizgasrohr so verbunden sind, dass die am Brennkammerboden mittig eintretenden Heizgase eines Brenners oder einer Rostfeuerung in der Mitte der Brennkammer hochsteigen, in den Taschen nach unten strömen,
    zum Teil sich wieder mit über dem Brennkammerboden entstehenden Heizgasen hoher Temperatur mischen und zum anderen Teil durch die senkrechten Heizgasrohre nach oben steigen und durch eine Rauchgassammelkammer in einen Schornstein abziehen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mit den Heizgasrohren (9) verbundenen Taschen (5) weitere gleichartige Taschen (6) geringerer Tiefe angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Lufterhitzer nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die tieferen Taschen (5)
CH8042159A 1959-09-23 1959-11-09 Schmiedeeiserner Lufterhitzer CH366139A (de)

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