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Kessel Die Erfindung betrifft einen Kessel, bei welchem zwei in voneinander getrennten, äusseren Systemen strömende Flüssigkeiten, z. B. Brauchwasser und Wasser für eine Zentralheizung, über von der Flamme oder von den Verbrennungsgasen bestrichene Flächen erwärmt werden und bei welchem innerhalb des Kessels liegende, den Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten ermöglichende Wärmeaustauschflächen vorgesehen sind.
Heizkessel zur gleichzeitigen Erhitzung des Wärmeträgers für Zentralheizungen und von Brauchwasser sind durchaus bekannt, jedoch wird in den bekannten Konstruktionen lediglich der Wärmeträger für das Zentralheizungssystem durch die in unmittelbarer Berührung mit den Heizgasen stehenden Heizflächen erwärmt, während das Brauchwasser seinerseits die Wärme erst von jenem Wärmeträger erhält, und zwar durch Vermittlung von Wärme- übertragungsflächen zwischen diesen beiden Flüssigkeiten.
Die Übertragung der Wärme von Wasser oder einem anderen Wärmeträger der Zentralheizung ist von einem Temperaturabfall begleitet, und zwar in Abhängigkeit von der Wirksamkeit der Wärme- übertragung, so dass das Brauchwasser - in Abhängigkeit vom Verbrauch - immer eine geringere Temperatur aufweist als der Wärmeträger der Zentralheizung. Dies ist aber häufig unerwünscht, und das Brauchwasser muss zusätzlich durch weitere elektrisch oder mit Gas betriebene Boiler erwärmt werden. Weiter sind sehr grosse Oberflächen in den Wärmetauschern erforderlich, um den Temperaturabfall zwischen dem Wärmeträger der Zentralheizung und dem Brauchwasser möglichst niedrig zu halten.
Wenn Heizwasser nur während weniger Stunden am Tage gebraucht wird, werden in vielen Fällen grosse Speicher vorgesehen, welche während Zeiten geringen Verbrauches mit verhältnismässig schwachen Übertragungsleistungen aufgeheizt werden.
Zusätzlich zu den Speicherverlusten treten hierbei auch erhebliche Verluste infolge der grossen äusseren Oberfläche auf. Die Speicher müssen so ausgelegt werden, dass sie den grössten erforderlichen Tagesverbrauch zu liefern vermögen mit dem Ergebnis, dass im Speicher sehr oft heisses Wasser gespeichert wird, für welches kein Bedarf vorliegt. Durch längeres Lagern des Wassers in heissem Zustand leidet jedoch der Geschmack.
Bei anderen bekannten Konstruktionen ist die Heizfläche in der Form von kleinen Heizschlangen aus Rohren von geringem Durchmesser ausgebildet. Wenn das Verwendung findende Wasser hart ist, so bilden sich schon nach kurzer Zeit auf der Innenseite dieser Rohre Niederschläge, welche den Wärme- übertragungswiderstand erhöhen. Durch diese Niederschläge ergeben sich häufig auch Verstopfungen der Rohre mit allen gefährlichen Folgen. Seit dem Aufkommen der Ölfeuerungen leiden die bekannten Heizeinrichtungen auch an den Folgen der Korrosion, welche sich durch die Kondensationsniederschläge der Abgase ergibt. Diese Niederschläge treten insbesondere an Heizflächen auf, welche durch das kalte, rücklaufende Wasser gekühlt werden; Kessel aus Gusseisen oder aus Stahl können durch diese Korrosionserscheinungen innerhalb weniger Jahre zerstört werden.
Gemäss der Erfindung ist bei einem Kessel der eingangs angegebenen Art ein doppelwandiges Flammrohr vorgesehen, welches innerhalb einer topfartig ausgebildeten Begrenzungswand angeordnet ist, wobei die Kesselwandung doppelt ausgebildet ist und eine von dem durch den Doppelmantel der Kesselwandung gebildeten Raum zum Inneren des
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Flammrohres führende Verbindung vorgesehen ist und an der Innenseite der Kesselwandung ein über lediglich einen Teil der Länge des Doppelmantels der Kesselwandung reichender Wärmeaustauscher- mantel angeordnet ist,
wobei der zwischen der Innenwandung des Kessels und dem Wärmetauschermantel liegende Raum durch eine Öffnung mit dem von der Begrenzungswand einerseits und der Kesselinnenwand bzw. dem Wärmeaustauschermantel anderseits umschlossenen Raum in Verbindung steht.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, die einen Kessel im Längsschnitt zeigt.
Der allgemein mit 1 bezeichnete Kessel ist auf zwei Stützen 2 und 3 gelagert. Der Kessel besteht aus einem äusseren Isoliermantel 4, der an der einen Seite mit dem Abschlusskörper 5 verbunden ist. Der Abschlusskörper 5 besitzt eine zentrale Öffnung 6, durch die der Brenner 7 in das Innere des Kessels ragt. Der Brenner ist beispielsweise mittels eines Flansches 8 lösbar an dem Körper 5 befestigt.
' Der Kessel 1 dient zur Erwärmung von Heizungswasser und von Brauchwasser, wobei für beide je ein getrennter Wasserkreislauf vorgesehen ist. Unmittelbar innerhalb des Isoliermantels 4 ist ein erster Wassermantel 9 für das Heizwasser vorgesehen. Der Mantel 9 ist mit einem Zuflussstutzen 10 verbunden, an den eine Zuflussleitung 11 für das Heizwasser angeschlossen ist. Der Heizwassermantel 9 ist innen durch eine Wand 12 begrenzt. Das durch den Zuflussstutzen 10 in den Heizwassermantel 9 eintretende Wasser verlässt diesen durch den Stutzen 13, welcher, wie später noch erläutert werden soll, über eine Leitung 14 in den hohlen Innenraum eines Flamm- rohres 15 geleitet wird.
Innerhalb der Wandung 12 ist ein Raum 16 für das Brauchwasser vorgesehen. Der Raum 16 wird innen durch eine Wand 17 begrenzt, die auch die äussere Begrenzung des eigentlichen Verbrennungsraumes darstellt. Ein ringförmiger, sich an die Wand 12 anschliessender Teil des Raumes 16 wird durch einen Wärmeaustauschmantel 18 von dem übrigen Raum 16 getrennt. Die durch die Wand 12 und den Wärmeaustauschmantel 18 gebildete ringförmige Kammer 20 dient zur Vorerwärmung des Brauchwassers; sie ist an einen Zuflussstutzen 21 angeschlossen, während die Wärmeaustauschwand 18 eine Öffnung 22 aufweist, durch die das in dem Zwischenraum 20 befindliche Wasser in den übrigen Raum 16 gelangen kann.
In dem durch die Wand 17 begrenzten Feuerraum 23 ist ein konisches Flammrohr 15 vorgesehen, welches aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden konischen Wandteilen 25 und 26 besteht. Der Zwischenraum zwischen den beiden Wandteilen wird von dem Heizwasser durchflossen. Zu diesem Zweck ist das hohle Flammrohr 15 an einen Stutzen 24 angeschlossen, der die Verbindung mit der Leitung 14 herstellt. Weiterhin ist ein Ablaufstutzen 27 vorgesehen. An der Innenseite der Wandung 26 sind schematisch bei 28 gezeigte schräge Flügel vorgesehen, die die Verbrennungsgase in Turbulenz versetzen und hierdurch bewirken, dass ein gut wärmeaustauschender Kontakt mit den Wänden 17, 26 und 25 entsteht. Wie aus der Zeichnung ersehen werden kann, gelangen die Flammgase bzw.
Rauchgase von dem Innern des Flammrohres 15, wie durch die Pfeile angedeutet, in den konischen Ringraum zwischen den Wänden 17 und 25. Dieser Ringraum ist an einen Abzug angeschlossen (nicht dargestellt).
Das den Stutzen 27 verlassende Heizwasser gelangt über eine Kammer 30 zu dem schematisch mit 31 bezeichneten Heizungssystem, wobei die Flussmenge beispielsweise mit einem schematisch bei 32 eingezeichneten Ventil eingestellt werden kann. Das Rücklaufwasser gelangt von einer Kammer 33 zu einer Injektordüse 34 in die Zulaufleitung 11. Durch die Injektordüse wird wie allgemein bekannt in dem umgebenden Raum 30 ein Unterdruck erzeugt, der bewirkt, dass ein Teil des durch den Stutzen 27 ausfliessenden heissen Heizwassers in die Leitung 11 angesaugt wird. Eine Folge hiervon ist, dass das zufliessende kalte Heizwasser temperiert wird, was die Gefahr von Erosionen herabsetzt.
Das zufliessende Heizwasser 11 gelangt, wie bereits ausgeführt, zunächst in den Mantel 9, wo es indirekt über das in dem Raum 16 befindliche Brauchwasser erwärmt wird. Das erwärmte Wasser gelangt nun über die Leitung 14 in das Innere des Flammrohres 15, wo es auf die Endtemperatur erhitzt wird. Zufolge der Vorerwärmung des Heiz- wassers wird erreicht, dass dieses an den Wänden 25 und 26, die das Flammrohr bilden, keine Kondensationen hervorrufen kann. Diese Kondensationen begünstigen, wie bereits eingangs ausgeführt, in sehr hohem Masse Erosionsprozesse, die bereits nach kurzer Zeit eine Zerstörung der Metallteile zur Folge haben können.
Das durch den Stutzen 21 eintretende Brauchwasser kommt ebenfalls nicht direkt mit einer Wand in Berührung, die ihrerseits von den Flammengasen bestrichen werden, sondern wird zunächst vorgewärmt. Zu diesem Zweck ist, wie bereits ausgeführt, der Ringraum 20 vorgesehen. Dieser Ringraum wird von beiden Seiten, d. h. sowohl von dem Mantel 9 als auch von dem Raum 16 her erwärmt, so dass das durch die Öffnung 22 austretende Brauchwasser, welches dann mit der Wand 17 in Kontakt gelangt, bereits vorgewärmt ist. Das Brauchwasser verlässt den Raum 16 nach der Beheizung auf die End- temperatur durch Kontakt mit der Wand 17 durch den Stutzen 21'.
Die Wand 18 erfüllt bei dem gezeigten Kessel zwei Funktionen. Einerseits dient diese Wand dazu, das Kaltwasser vorzuwärmen, bevor dieses direkt durch die Verbrennungsgase erhitzt wird, und anderseits den Schutz des Kessels vor Korrosion des zugeführten Frischwassers.
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In fast jedem Lande gibt es Gebiete, in welchen das Wasser korrodierende Bestandteile enthält; Wassertanks können durch diese Beimengungen in kurzer Zeit zerstört werden. Dies kann durch entsprechende Behandlung des Wassers mittels chemischer Zusätze verhindert werden, jedoch erhöht sich hierdurch der Aufwand. Bei der Konstruktion des gezeigten Heizkessels ist die Wand 18 derjenige Teil, welcher am stärksten der Korrosion ausgesetzt ist.
Diese Wand ist jedoch leicht auswechselbar und keineswegs kostspielig. Selbst wenn diese Wand zur Gänze zerstört ist, besteht keinerlei Gefahr für die übrigen Teile des Heizkessels, welcher voll weiterverwendbar bleibt. Wenn die Wand bzw. der Austauschmantel zerstört ist, verlässt das Wasser, welches durch den Stutzen 11 eintritt, den Kessel durch den Stutzen 21', ohne erwärmt worden zu sein, wodurch sofort bemerkbar wird, dass die Wand 18 durchgerostet ist, welcher Umstand durch Ersatz dieser Wand leicht und nur mit geringen Kosten behoben werden kann.
Zur weiteren Kontrolle kann gegebenenfalls ein Thermometer 22' vorgesehen sein, welches eine laufende Kontrolle der Temperatur des durch die Öffnung 22 austretenden Wassers zulässt.
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Boiler The invention relates to a boiler in which two liquids flowing in separate, external systems, e.g. B. domestic water and water for central heating, are heated over surfaces swept by the flame or the combustion gases and in which heat exchange surfaces are provided which are located within the boiler and enable the heat exchange between the two liquids.
Boilers for the simultaneous heating of the heat transfer medium for central heating and domestic water are well known, but in the known constructions only the heat transfer medium for the central heating system is heated by the heating surfaces in direct contact with the heating gases, while the domestic water in turn only receives the heat from that heat transfer medium by providing heat transfer surfaces between these two fluids.
The transfer of heat from water or another heat transfer medium in the central heating system is accompanied by a temperature drop, depending on the efficiency of the heat transfer, so that the domestic water - depending on consumption - always has a lower temperature than the heat transfer medium in the central heating system . However, this is often undesirable, and the domestic water must also be heated by additional electrically or gas-operated boilers. Furthermore, very large surfaces are required in the heat exchangers in order to keep the temperature drop between the heat transfer medium of the central heating and the domestic water as low as possible.
If heating water is only needed for a few hours a day, large storage tanks are provided in many cases, which are heated during periods of low consumption with relatively low transmission capacities.
In addition to the memory losses, there are also considerable losses due to the large external surface. The storage tanks must be designed in such a way that they are able to supply the greatest daily consumption required, with the result that hot water for which there is no demand is very often stored in the storage tank. However, if the water is kept hot for a long time, the taste will suffer.
In other known constructions, the heating surface is in the form of small heating coils made from tubes of small diameter. If the water used is hard, after a short time deposits form on the inside of these pipes, which increase the heat transfer resistance. This precipitation often results in blockages of the pipes with all dangerous consequences. Since the advent of oil firing systems, the known heating devices have also suffered from the consequences of corrosion, which results from the condensation of the exhaust gases. These precipitates occur in particular on heating surfaces that are cooled by the cold, returning water; Cast iron or steel boilers can be destroyed by these signs of corrosion within a few years.
According to the invention, a double-walled flame tube is provided in a boiler of the type specified, which is arranged within a pot-shaped delimiting wall, the boiler wall being double and one of the space formed by the double jacket of the boiler wall to the interior of the
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Flame tube leading connection is provided and on the inside of the boiler wall a heat exchanger jacket extending over only part of the length of the double jacket of the boiler wall is arranged,
wherein the space between the inner wall of the boiler and the heat exchanger jacket communicates through an opening with the space enclosed by the boundary wall on the one hand and the boiler inner wall or the heat exchanger jacket on the other.
The invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, for example, which shows a boiler in longitudinal section.
The boiler, generally designated 1, is supported on two supports 2 and 3. The boiler consists of an outer insulating jacket 4, which is connected to the closing body 5 on one side. The closing body 5 has a central opening 6 through which the burner 7 protrudes into the interior of the boiler. The burner is detachably attached to the body 5 by means of a flange 8, for example.
The boiler 1 is used to heat heating water and service water, with a separate water circuit being provided for each. Immediately within the insulating jacket 4, a first water jacket 9 is provided for the heating water. The jacket 9 is connected to an inflow connection 10, to which an inflow line 11 for the heating water is connected. The heating water jacket 9 is delimited on the inside by a wall 12. The water entering the heating water jacket 9 through the inflow connection 10 leaves it through the connection 13, which, as will be explained later, is conducted via a line 14 into the hollow interior of a flame tube 15.
A space 16 for the service water is provided within the wall 12. The space 16 is delimited on the inside by a wall 17, which also represents the external delimitation of the actual combustion chamber. An annular part of the space 16 that adjoins the wall 12 is separated from the rest of the space 16 by a heat exchange jacket 18. The annular chamber 20 formed by the wall 12 and the heat exchange jacket 18 serves to preheat the domestic water; it is connected to an inflow connection 21, while the heat exchange wall 18 has an opening 22 through which the water located in the intermediate space 20 can reach the remaining space 16.
In the combustion chamber 23 delimited by the wall 17, a conical flame tube 15 is provided which consists of two conical wall parts 25 and 26 lying concentrically one inside the other. The space between the two wall parts is traversed by the heating water. For this purpose, the hollow flame tube 15 is connected to a connecting piece 24 which establishes the connection with the line 14. Furthermore, a drain connection 27 is provided. On the inside of the wall 26, inclined blades, shown schematically at 28, are provided, which set the combustion gases into turbulence and thereby cause a good heat-exchanging contact with the walls 17, 26 and 25 to be created. As can be seen from the drawing, the flame gases or
Flue gases from the interior of the flame tube 15, as indicated by the arrows, into the conical annular space between the walls 17 and 25. This annular space is connected to a fume cupboard (not shown).
The heating water leaving the nozzle 27 arrives via a chamber 30 to the heating system, which is schematically designated by 31, wherein the flow rate can be adjusted, for example, with a valve schematically shown at 32. The return water passes from a chamber 33 to an injector nozzle 34 in the supply line 11. As is generally known, the injector nozzle generates a negative pressure in the surrounding space 30, which causes part of the hot heating water flowing out through the connection 27 to enter the line 11 is sucked in. One consequence of this is that the incoming cold heating water is tempered, which reduces the risk of erosion.
As already stated, the inflowing heating water 11 first enters the jacket 9, where it is heated indirectly via the domestic water in the room 16. The heated water now reaches the interior of the flame tube 15 via line 14, where it is heated to the final temperature. As a result of the preheating of the heating water, it is achieved that it cannot cause any condensation on the walls 25 and 26, which form the flame tube. As already mentioned at the beginning, these condensations promote erosion processes to a very high degree, which can result in the destruction of the metal parts after a short time.
The service water entering through the nozzle 21 also does not come into direct contact with a wall, which in turn is coated by the flame gases, but is first preheated. For this purpose, as already stated, the annular space 20 is provided. This annular space is from both sides, i.e. H. heated both from the jacket 9 and from the space 16, so that the domestic water exiting through the opening 22, which then comes into contact with the wall 17, is already preheated. The domestic water leaves the room 16 after it has been heated to the final temperature through contact with the wall 17 through the nozzle 21 '.
The wall 18 fulfills two functions in the boiler shown. On the one hand, this wall serves to preheat the cold water before it is heated directly by the combustion gases, and on the other hand, it protects the boiler from corrosion of the fresh water supplied.
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In almost every country there are areas in which the water contains corrosive components; Water tanks can be destroyed by these admixtures in a short time. This can be prevented by appropriate treatment of the water with chemical additives, but this increases the effort. In the construction of the boiler shown, the wall 18 is the part which is most exposed to corrosion.
However, this wall is easily replaceable and by no means expensive. Even if this wall is completely destroyed, there is no danger to the other parts of the boiler, which remains fully usable. If the wall or the replacement jacket is destroyed, the water which enters through the nozzle 11 leaves the boiler through the nozzle 21 'without being heated, which immediately makes it noticeable that the wall 18 is rusted through, which is the case Replacing this wall can be fixed easily and at low cost.
For further control, a thermometer 22 ′ can optionally be provided which allows the temperature of the water exiting through the opening 22 to be continuously monitored.