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Heizungskessel Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizungskessel mit einem horizontal angeordneten, eine Brennkammer für einen Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bildenden ersten Wassermantel mit einer im wesentlichen zylindrischen Aussenwand und einem den ersten Wassermantel in einem Abstand umgebenden und mit diesem wasserführend verbundenen zweiten Wassermantel mit einer im wesentlichen zylindrischen, horizontal angeordneten Innenwand.
Es sind Heizungskessel der vorgenannten Bauart bekannt, bei denen die Aussenwandung des ersten Wassermantels konzentrisch zur Innenwandung des zweiten Wassermantels angeordnet ist. In den Zwischenraum zwischen den beiden Wassermänteln ist eine schraubenflächenartig gewundene Leitwand eingesetzt, so dass die Verbrennungsgase, die aus der Brennkammer an deren vorderem Ende in den Zwischenraum überströmen, den Zwischenraum auf einem schraubenförmig gewundenen Weg in der Längsrichtung durchströmen. Die Geschwindigkeit der sich abkühlenden Gase kann in der Weise etwa konstant gehalten werden, dass sich die Steigung der Leitwandwindungen in Richtung der abströmenden Gase verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Heizungskessel der eingangs genannten Art, bei dem der erste Wassermantel eine in Richtung einer Mantellinie verlaufende Austrittsöffnung besitzt, welche die Brennkammer mit dem zwischen dem ersten und zweiten Wassermantel liegenden Zwischenraum verbindet und die Verbrennungsgase in Umfangsrichtung der Wassermäntel strömen, mit einfachen konstruktiven Massnahmen und Mitteln und vor allem ohne zusätzliche Einbauten zu erreichen, dass die Geschwindigkeit der sich abkühlenden Verbrennungsgase wenigstens auf dem grössten Teil ihres Weges durch den Heizungskessel angenähert konstant bleibt, weil mit dem Absinken der Gasgeschwindigkeit aufgrund der Temperaturabnahme auch eine Verminderung des Wärmeüberganges eintritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Aussenwand des ersten Wassermantels exzentrisch zur Innenwand des zweiten Wassermantels angeordnet ist, dass die Austrittsöffnung wenigstens nahe des die grösste lichte Breite aufweisenden Teiles des Zwischenraumes liegt und dass von dieser Austrittsöffnung in Umfangsrichtung wenigstens bis zur Stelle des die geringste lichte Breite aufweisenden Teiles des Zwischenraumes entfernt der Rauchgasabzug aus dem Zwischenraum angeordnet ist.
Hierdurch wird in besonders einfacher Weise erreicht, dass sich der Querschnitt des von den Gasen durchströmten Zwischenraumes zwischen den beiden Wassermänteln in der Strömungsrichtung fortlaufend verkleinert, wobei die Gase den Zwischenraum in tangentialer Richtung, d. h. in Umfangsrichtung durchströmen. Die Exzentrizität kann so bemessen werden, dass die Querschnittsverringerung ein solches Ausmass einnimmt, dass die Gasgeschwindigkeit wenigstens angenähert konstant bleibt.
Dies bewirkt einen möglichst gleichmässigen Wärmeübergang über die Länge des Weges der Gase innerhalb des Zwischenraumes. Zweckmässigerweise ertreckt sich die Austrittsöffnung in dem ersten Wassermantel etwa über die axiale Länge dieses Wassermantels, damit der Zwischenraum von Beginn an von den Gasen überall gut durchströmt wird.
Die Innenwandung des zweiten Wassermantels kann an der Stelle des Rauchgasabzuges mit einer in Richtung einer Man- tellinie verlaufenden, kanalartigen Vertiefung ver-
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sehen sein, in der die Gase nach ihrem Wege durch den Zwischenraum in axialer Richtung dem Rauchgasabzug zugeleitet werden.
Der Heizungskessel kann derart ausgebildet sein, dass der Rauchgasabzug in Umfangsrichtung des Zwischenraumes um etwa 180 gegenüber der Austritts- öffnung versetzt angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung liegt die Austrittsöffnung an der breitesten und der Rauchgasabzug an der engsten Stelle des Zwischenraumes, so dass die Gase, die den Zwischenraum in zwei entgegengesetzt gerichteten, getrennten Gasströmen jeweils zur Hälfte in Umfangsrichtung durchströmen, auf ihrem gesamten Weg durch den Zwischenraum eine etwa konstante Geschwindigkeit aufweisen.
Die Umlenkung der Gase von der Umfangsrichtung in die axiale Richtung erfolgt hier an der engsten Stelle des Zwischenraumes, an der die Gase noch eine hohe Geschwindigkeit besitzen, so dass eine entsprechende Erhöhung des Brennerdruk- kes zur ilberwindung dieser Umlenkwiderstände vorzusehen ist.
Der Heizungskessel kann auch derart ausgebildet sein, dass der Rauchgasabzug in Umfangsrichtung des Zwischenraumes um etwa 315 gegenüber der Austrittsöffnung versetzt angeordnet ist, wobei zwischen der Austrittsöffnung und dem Rauchgasabzug in dem Zwischenraum eine Trennwand angeordnet ist. Hierbei strömen die aus der Brennkammer austretenden Gase in nur einer Umfangsrichtung, d. h. in nur einem Gasstrom um angenähert den gesamten Umfang des ersten Wassermantels herum, wobei sie zunächst über den grössten Teil ihres Weges den fortlaufend sich verengenden Teil des Zwischenraumes mit etwa konstanter Geschwindigkeit passieren und sodann einen wieder breiter werdenden Teil des Zwischenraumes durchströmen.
Auf diesem kurzen Weg durch den sich wieder erweiternden Teil des Zwischenraumes sinkt die Geschwindigkeit der Gase und damit auch der Wärmeübergang zwar ab, es wird aber erreicht, dass die Gase an der Umlenkstelle, an der sie ihre Strömungsrichtung stark ändern, eine geringe Geschwindigkeit aufweisen, so dass die Umlenkwiderstände, deren Grösse in hohem Masse von der Gasgeschwindigkeit abhängig ist, wesentlich vermindert werden.
Auf der Aussenwand des ersten Wassermantels und auf der Innenwandung des zweiten Wassermantels können Leitflächen angeordnet werden, die zweckmässigerweise in der Strömungsrichtung der Gase geneigt und auf den beiden Wandungen in wechselnder Folge angebracht sind. Durch diese Leitflächen wird erreicht, dass die Gase auf ihrem Weg durch den Zwischenraum etwa zickzackartig hin und her gelenkt und durchwirbelt werden und die wärmeaufnehmenden Wandungen der beiden Wassermäntel intensiv bestreichen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig.l einen senkrechten Mittelschnitt durch einten Heizungskessel; Fig:2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig.3 einen senkrechten Mittelschnitt durch einen Heizungskessel anderer Ausführungsform; Fig. 4 einen senkrechten Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Der Heizkessel nach den Fig. 1 und 2 besitzt einen ersten Wassermantel 1 mit zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 2 und 3 und einen zweiten Wassermantel 4 mit zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 5 und 6. Die Wandung 6 ist auf der Oberseite mit einem domartigen Aufsatz 7 versehen. Der Innenraum 8 des ersten Wassermantels 1 bildet eine Brennkammer für den Brenner 9, der von der vorderen offenen Seite her in die Brenn- kammer hineinragt. Die beiden Wassermäntel 1 und 4 sind an der Kesselrückseite wasserführend miteinander verbunden (Fig. 1). Mit 10 ist die Kesselvor- laufleitung und mit 11 die Kesselrücklaufleitung bezeichnet.
Der erste Wassermantel 1 ist exzentrisch zur Innenwandung 5 des zweiten Wassermantels 4, d. h. nach oben hin versetzt angeordnet (Fig. 2). Der Wassermantel 1 ist an seiner tiefsten Stelle mit einer Austrittsöffnung 12 versehen, die sich in Richtung einer Mantellinie etwa über die axiale Länge des Wassermantels 1 erstreckt und den Innenraum 8 mit dem zwischen den Wassermänteln 1 und 4 befindlichen ringförmigen Zwischenraum 13 an dessen breitester Stelle verbindet.
Der Zwischenraum 13 verengt sich nach oben hin allmählich, so dass die Geschwindigkeit der abströmenden Gase angenähert konstant gehalten wird, und ist an der engsten, der Austritts- öffnung 12 diametral gegenüberliegenden Stelle mit dem Rauchgasabzug 14 verbunden, wobei die Wandung 5 an dieser Stelle mit einer kanalartigen, axial verlaufenden Vertiefung 15 versehen ist, in der die beiden durch die Pfeile 16 gekennzeichneten Gasströme wieder zusammentreffen. Auf den Wandungen 2 und 5 sind abwechselnd Leitwände 17 angeordnet, die die Verbrennungsgase auf ihrem Weg durch den Zwischenraum 13 hin und her lenken.
An den Seitenkanten der kanalartigen Vertiefung 15 sind Bleche 18 angeordnet, deren Unterkanten einen nach vorne hin grösser werdenden Abstand von der Wandung 2 haben und die bewirken, dass die Gase, bevor sie in den Kanal 15 gelangen, den Zwischenraum 13 überall gleichmässig durchströmen. Der Innenraum 8 und der Zwischenraum 13 sind auf der Vorderseite des Kessels durch einen abnehmbaren Deckel 19 verschlossen. An den Aufsatz 7 des zweiten Wassermantels 4 ist eine Rohrwendel 20 angeschlossen, die den Wärmeaustauscher für den Brauchwassererhitzer 21 bildet, dessen Kaltwasser-Zulaufleitung mit 22 und dessen Heisswasser-Entnahmeleitung mit 23 bezeichnet ist. An die Rohrwendel 20 ist eine Kesselausdehnungsleitung 24 angeschlossen.
In den senkrechten Teil der Rohrwendel 20 ragt eine Leitung 25 hinein, die an den ersten Wassermantel 1 angeschlossen ist und durch- die das in diesem Wasser-
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mantel hoch erhitzte Kesselwasser in den Wärmeaustauscher gelangt.
Der Heizungskessel nach den Fig. 3 und 4, in denen gleiche Ziffern wie in den Fig. 1 und 2 zur Bezeichnung entsprechender Teile verwendet sind, besitzt ebenfalls einen ersten Wassermantel 1 mit zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 2 und 3. Der zweite Wassermantel 4 wird von einer senkrecht angeordneten, zylindrischen Aussenwandung 26 und einer horizontal angeordneten, zylindrischen Innenwandung 5 gebildet.
Die beiden Wassermäntel 1 und 4 sind an der Kesselrückseite wasserführend miteinander verbunden (Fig. 3). Die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung des Heizungskessels sind nicht dargestellt. Der Innenraum 8 des ersten Wassermantels 1 und der Zwischenraum 13 sind auf der Kesselvorderseite durch den den Brenner 9 tragenden, abnehmbaren Deckel 19 verschlossen. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Wassermantel 1 ebenfalls exzentrisch zur Innenwandung 5 des zweiten Wassermantels 4, jedoch nach links hin versetzt angeordnet (Fig. 4). Die breiteste Stelle des Zwischenraumes 13 befindet sich in Fig. 4 rechts.
Nahe oberhalb dieser breitesten Stelle ist der Wassermantel 1 mit der Austrittsöffnung 12 versehen; sie ist um etwa 45 gegenüber der breitesten Stelle des Zwischenraumes 13 versetzt angeordnet. Der Rauchgasabzug 14 ist an der höchsten Stelle des Zwischenraumes 13, d. h. um etwa 90 gegenüber der breitesten oder der engsten Stelle des Zwischenraumes versetzt angeordnet. Der Zwischenraum 13 ist mit dem Rauchgasabzug, wie zu den Fig. 1 und 2 bereits beschrieben, durch eine kanalartige, axial verlaufende Vertiefung 15 in der Innenwandung 5 verbunden, die an der einen Seite mit einem Blech 18 versehen ist.
Zwischen der Vertiefung 15 und der Austrittsöffnung 12 ist der Zwischenraum durch eine in dem Zwischenraum angeordnete, über seine axiale Länge sich erstreckende Trennwand 27 verschlossen. Die Gase können daher nur auf dem durch die Pfeile 28 gekennzeichneten Weg in Umfangsrichtung um etwa den gesamten Umfang des ersten Wassermantels 1 herumströmen. Dabei passieren sie erst den sich verengenden Teils des Zwischenraums mit angenähert konstanter Geschwindigkeit und dann den wieder breiter werdenden Teil, in dem ihre Geschwindigkeit vermindert wird. Durch die Geschwindigkeitsabnahme in diesem kürzeren Teil des Umfanges des Zwischenraumes sinkt der Wärmeübergang zwar ebenfalls ab.
Durch die Verringerung der Gasgeschwindigkeit werden aber die Umlenkwiderstände beim Umlenken der Gase von der Umgangsrichtung in die axiale Richtung stark herabgesetzt. Im oberen Teil des von der Wandung 26 umgebenen Wasserraumes ist der Brauchwassererhitzer 29 angeordnet, der als Wärmeaustauscher ein vom Kesselwasser durchflossenes T-förmiges Rohr 30 besitzt, das mit dem zweiten Wassermantel 4 in Verbindung steht. In den vertikalen Teil des Rohres 30 ragt eine mit dem ersten Wassermantel 1 verbundene Leitung 25 hin- ein. Die Zulaufleitung bzw. die Entnahmeleitung des Brauchwassererhitzers sind mit 22 bzw. 23 bezeichnet.
Der Heizungskessel kann in besonders vorteilhafter Weise auch derart ausgebildet werden, dass man ihn mit drei exzentrisch zueinander angeordneten Wassermänteln versieht, so dass zwischen dem ersten und dem zweiten Wassermantel ein innerer Zwischenraum und zwischen dem zweiten und dem dritten Wassermantel ein äusserer Zwischenraum gebildet wird, und dass man die Brennkammer, die beiden Zwischenräume und den Rauchgasabzug so untereinander verbindet, dass die beiden Zwischenräume in ein und dergleichen Umfangsrichtung nacheinander von den Verbrennungsgasen durchströmt werden.
Ein solcher Heizungskessel, bei dem eine besonders hohe Ausnutzung der Wärme der Verbrennungsgase erzielt wird, ist in den Fig. 5 bis 8 der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 5 einen senkrechten Mittelschnitt durch den Heizungskessel; Fig. 6 einen senkrechten Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5; Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Kessels im Schnitt; Fig. 8 eine weitere Ausführungsform des Kessels im Schnitt.
Der Heizungskessel nach den Fig. 5 und 6 besitzt einen ersten Wassermantel 101, der eine Brennkammer 102 bildet und aus zwei zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 103 und 104 besteht. Die Wandung 103 ist am rückwärtigen Ende mit einem Boden 105 versehen, der die Brennkammer 102 abschliesst. Auf den Boden 105 ist eine feuerfeste Auskleidung 106 aufgebracht. Der erste Wasserman- tel 101 ist in einem Abstand von einem zweiten Wassermantel 107 umgeben, der aus zwei zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 108 und 109 besteht. Zwischen den Wassermänteln 101 und 107 befindet sich ein ringförmiger innerer Zwischenraum 110.
Der zweite Wassermantel 107 ist in einem Abstand von einem dritten Wassermantel 111 umgeben, der aus zwei zylindrischen, horizontal angeordneten Wandungen 112 und 113 besteht. Zwischen den Wassermänteln 107 und 111 befindet sich ein ringförmiger äusserer Zwischenraum 114. Die Wandung 113 ist am rückwärtigen Ende mit einem Boden 115 versehen. Die Wassermäntel 101, 107 und 111 sind am vorderen Ende verschlossen, während sie am rückwärtigen Ende offen sind und dort wasserführend miteinander in Verbindung stehen. Zur Erzielung einer guten Wasserzirkulation sind die Wassermäntel unten durch Stutzen 116 und 117 miteinander verbunden.
Ferner sind der erste Wassermantel 101 und der zweite Wassermantel 107 oben durch einen Stutzen 118 und der zweite Wassermantel 107 mit dem dritten Wassermantel 111 durch einen Stutzen 119 verbunden.
Der dritte Wassermantel 111 ist an seiner höchsten Stelle durch-eine Steigeleitung 120 und an einer
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tiefer liegenden Stelle durch zwei Rücklaufleitungen 121 mit einem nicht dargestellten Brauchwassererhit- zer verbunden, der vom Kesselwasser aufgeheizt wird. Aufgrund der Thermosyphonwirkung zirkuliert das Kesselwasser durch den Brauchwassererhitzer. Der Stutzen 119 ist unterhalb der Steigeleitung 120 angeordnet, so dass das im zweiten Wassermantel 107 erhitzte Kesselwasser direkt in die Steigeleitung 120 einströmen kann.
Auf dem ersten Wassermantel 101 ist eine Steigeleitung 122 angeordnet, die sowohl durch den Stutzen 119 als auch durch die Steigelei- tung 120 mit Abstand hindurchgeführt ist und sich bis in den Brauchwassererhitzer erstreckt. Durch diese Steigleitung 122 strömt das heisseste Kesselwasser aus dem Wassermantel 101 nach oben, wodurch der Thermosyphonumlauf durch den Brauchwassererhitzer stark beschleunigt wird.
Die Zwischenräume 110 und 114 sind am vorderen Ende durch einen Deckel 123 verschlossen, der einen Brenner 124 trägt. Die Kesselvorlaufleitung ist mit 125 und die Kesselrücklaufleitung mit 126 bezeichnet.
Der erste Wassermantel 101 ist exzentrisch zum zweiten Wassermantel 107, und zwar in Fig. 6 um 45 nach links unten hin versetzt angeordnet. Auf der rechten Seite besitzt der erste Wassermantel 101 eine in Richtung einer Mantellinie verlaufende Austritts- öffnung 127, durch welche die Gase aus der Brennkammer 102 in den inneren Zwischenraum 110 strömen, der von den Gasen in Umfangsrichtung durchströmt wird. Dabei passieren die Gase erst den langen, sich verengenden Teil des Zwischenraumes 110 und sodann einen kurzen, wieder breiter werdenden Teil.
Durch eine überströmöffnung 128 im zweiten Wassermantel 107, die längs einer Mantellinie dieses Wassermantels verläuft und gegenüber der Austritts- öffnung 127 um etwa 315 versetzt angeordnet ist, gelangen die Gase in den äusseren Zwischenraum 114. Zwischen der Austrittsöffnung 127 und der überströmöffnung 128 ist in dem inneren Zwischenraum 110 eine Trennwand 129 angeordnet.
Durch den wieder breiter werdenden Teil des inneren Zwischenraumes 110 wird erreicht, dass die Gasge- schwindigkeit absinkt und damit die Umlenkwider- stände beim Umlenken der Gase an der überström- öffnung 128 verringert. Der zweite Wassermantel 107 ist exzentrisch zum dritten Wassermantel 111, und zwar in Fig. 6 nach links hin versetzt angeordnet. Auch der äussere Zwischenraum 114 wird von den Gasen in Umfangsrichtung auf einem langen, enger werdenden Teil und einem kurzen, wieder breiter werdenden Teil durchströmt.
Am Ende des wieder breiter werdenden Teiles des äusseren Zwischenraumes 114 ist dieser durch einen Rauchgasabzug 130 mit dem Kamin verbunden. Zwischen dem Rauchgasabzug 130 und der überströmöffnung 128 ist in dem äusseren Zwischenraum eine Trennwand 131 angeordnet.
Die Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform des Heizungskessels, bei dem bei gleicher Lage der Austritts- öffnung 127, der überströmöffnung 128 und des Rauchgasabzuges 130 wie in Fig. 6 durch eine andere Ausrichtung der Exzentrizitäten die Zwischenräume 110 und 114 so ausgebildet sind, dass sie am Ende ihres wieder breiter werdenden Teiles, d. h. an der Überströmöffnung 128 bzw.
am Rauchgasabzug 130, eine grössere lichte Breite aufweisen als in Fig.6. Der erste Wassermantel 101 ist gegenüber dem zweiten Wassermantel 107 nach links hin versetzt und der zweite Wassermantel 107 gegenüber dem dritten Wassermantel 111 nach oben hin versetzt angeordnet. Hierdurch wird insbesondere am Rauchgasabzug 130 ein genügend grosser lichter Querschnitt des äusseren Zwischenraumes 114 geschaffen, dessen Fläche etwa der Querschnittsfläche des Rauchgasabzuges 130 entspricht, so dass vor allem an dieser Stelle, an der eine grosse Umlenkung der Gase erfolgt,
die Umlenkwiderstände wesentlich vermindert werden. Da die Temperatur der Verbrennungsgase, die neben der Gasgeschwindigkeit den Wärmeübergang beeinflusst, in dem letzten Teil des äusseren Zwischenraumes 114 bereits auf einen sehr niedrigen Betrag abgesunken ist, hat die erhöhte Zunahme des lichten Querschnittes dieses letzten Teiles keinen nennenswerten Nachteil zur Folge. Der Wärmeübergang in diesem letzten Teil des äusseren Zwischenraumes 114 kann dadurch noch verbessert werden, dass in dem Zwischenraum 114 Leitbleche 132 angeordnet sind, welche die Gase hin und her lenken.
Die Fig. 8 zeigt eine Kompromisslösung, bei der die Exzentrizität des ersten zum zweiten Wassermantel, wie in Fig. 6 angeordnet ist, die Exzentrizität des zweiten zum dritten Wassermantel hingegen wie in Fig. 7 vorgesehen ist. Bei diesem Kessel ist der enger werdende Teil des inneren Zwischenraumes 110 möglichst lang ausgebildet. Die grösste Breite des äusseren Zwischenraumes 114 ist jedoch auch bei diesem Kessel dort vorhanden, wo die starke Umlenkung der Abgase aus der tangentialen Strömungsrichtung in die axiale Strömungsrichtung erfolgt, so dass an dieser Umlenkstelle niedrige Umlenkwider- stände auftreten.
Die durch die Exzentrizität des zweiten und dritten Wassermantels nach Fig. 7 und 8 geschaffene Verbreiterung des äusseren Zwischenraumes 114 am Rauchgasabzug 130 hat besonders bei Heizungskesseln mit einer grossen axialen Länge und grossen Abgasdurchsatzmengen noch den Vorteil, dass der Zentriwinkel der Rauchgasabzugöff- nung 130, die die Form eines Kreisringsegmentes hat und eine genügend grosse Querschnittsfläche aufweisen soll, ein gewünschtes, zulässiges Mass nicht zu überschreiten braucht.
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Heating boiler The invention relates to a heating boiler with a horizontally arranged, a combustion chamber for a burner for liquid or gaseous fuels forming a first water jacket with an essentially cylindrical outer wall and a second water jacket surrounding the first water jacket at a distance and connected to it in a water-carrying manner substantially cylindrical, horizontally arranged inner wall.
There are known heating boilers of the aforementioned type in which the outer wall of the first water jacket is arranged concentrically to the inner wall of the second water jacket. In the space between the two water jackets, a helically wound baffle is inserted so that the combustion gases that flow over from the combustion chamber at its front end into the space, flow through the space on a helically wound path in the longitudinal direction. The speed of the cooling gases can be kept approximately constant in such a way that the slope of the guide wall turns decreases in the direction of the gases flowing out.
The invention is based on the object of a heating boiler of the type mentioned, in which the first water jacket has an outlet opening running in the direction of a surface line, which connects the combustion chamber with the space between the first and second water jackets and the combustion gases in the circumferential direction of the water jackets flow, with simple structural measures and means and, above all, without additional installations, to achieve that the speed of the cooling combustion gases remains approximately constant, at least for the greater part of their way through the boiler, because with the decrease in gas speed due to the decrease in temperature, there is also a reduction the heat transfer occurs.
This object is achieved according to the invention in that the outer wall of the first water jacket is arranged eccentrically to the inner wall of the second water jacket, that the outlet opening is at least close to the part of the intermediate space having the greatest clear width and that from this outlet opening in the circumferential direction at least to the point of the the smallest clear width having part of the interspace, the flue gas outlet is arranged from the interspace.
In this way it is achieved in a particularly simple manner that the cross-section of the space between the two water jackets through which the gases flow is continuously reduced in the direction of flow, the gases passing through the space in the tangential direction, i.e. H. flow through in the circumferential direction. The eccentricity can be dimensioned such that the cross-sectional reduction assumes such an extent that the gas velocity remains at least approximately constant.
This brings about the most uniform possible heat transfer over the length of the path of the gases within the space. The outlet opening in the first water jacket expediently extends approximately over the axial length of this water jacket, so that the gases can flow through the gap well from the start.
The inner wall of the second water jacket can be provided with a channel-like depression running in the direction of a mandrel line at the point of the smoke outlet.
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be seen, in which the gases are fed to the smoke outlet after their way through the gap in the axial direction.
The heating boiler can be designed in such a way that the flue gas outlet is arranged offset in the circumferential direction of the intermediate space by approximately 180 ° with respect to the outlet opening. In this design, the outlet opening is at the widest and the flue gas outlet at the narrowest point of the space, so that the gases that flow through the space in two oppositely directed, separate gas streams each half in the circumferential direction, on their entire way through the space about have constant speed.
The deflection of the gases from the circumferential direction into the axial direction takes place here at the narrowest point of the gap, where the gases still have a high speed, so that a corresponding increase in the burner pressure has to be provided to overcome these deflection resistances.
The heating boiler can also be designed in such a way that the flue gas outlet is arranged offset in the circumferential direction of the space by about 315 relative to the outlet opening, a partition being arranged between the outlet opening and the flue gas outlet in the space. The gases emerging from the combustion chamber flow in only one circumferential direction, i.e. H. in just one gas flow around approximately the entire circumference of the first water jacket, initially passing through the continuously narrowing part of the space at a constant speed over most of their way and then flowing through a part of the space that is becoming wider again.
On this short path through the re-widening part of the space, the speed of the gases and thus also the heat transfer decreases, but it is achieved that the gases have a low speed at the deflection point at which they change their flow direction significantly, so that the deflection resistances, the size of which depends to a large extent on the gas velocity, are significantly reduced.
On the outer wall of the first water jacket and on the inner wall of the second water jacket, guide surfaces can be arranged which are expediently inclined in the direction of flow of the gases and attached to the two walls in alternating order. These guide surfaces ensure that the gases on their way through the space are directed back and forth in an approximately zigzag manner and swirled around and intensively coat the heat-absorbing walls of the two water jackets.
In the drawing, two embodiments of the invention are shown schematically, namely Fig.l shows a vertical center section through a heating boiler; FIG. 2 shows a vertical section along the line II-II of FIG. 1; 3 shows a vertical center section through a heating boiler of another embodiment; FIG. 4 shows a vertical section along the line IV-IV in FIG. 3.
The boiler according to FIGS. 1 and 2 has a first water jacket 1 with cylindrical, horizontally arranged walls 2 and 3 and a second water jacket 4 with cylindrical, horizontally arranged walls 5 and 6. The wall 6 has a dome-like attachment 7 on the top Mistake. The interior 8 of the first water jacket 1 forms a combustion chamber for the burner 9, which protrudes into the combustion chamber from the open front side. The two water jackets 1 and 4 are connected to one another in a water-carrying manner on the back of the boiler (Fig. 1). The boiler flow line is denoted by 10 and the boiler return line is denoted by 11.
The first water jacket 1 is eccentric to the inner wall 5 of the second water jacket 4, i. H. arranged offset towards the top (Fig. 2). The water jacket 1 is provided at its deepest point with an outlet opening 12 which extends in the direction of a surface line approximately over the axial length of the water jacket 1 and connects the interior 8 with the annular space 13 located between the water jackets 1 and 4 at its widest point .
The gap 13 gradually narrows towards the top, so that the speed of the outflowing gases is kept approximately constant, and is connected to the flue gas vent 14 at the narrowest point diametrically opposite the outlet opening 12, the wall 5 at this point with a channel-like, axially extending recess 15 is provided, in which the two gas flows indicated by the arrows 16 meet again. On the walls 2 and 5 guide walls 17 are arranged alternately, which guide the combustion gases back and forth on their way through the space 13.
On the side edges of the channel-like recess 15, metal sheets 18 are arranged, the lower edges of which are spaced from the wall 2 at a distance that increases towards the front and which ensure that the gases flow evenly through the space 13 before they enter the channel 15. The interior 8 and the space 13 are closed on the front of the boiler by a removable cover 19. A coiled tubing 20 is connected to the attachment 7 of the second water jacket 4, which forms the heat exchanger for the domestic water heater 21, the cold water supply line of which is denoted by 22 and the hot water withdrawal line by 23. A boiler expansion line 24 is connected to the coiled tubing 20.
In the vertical part of the coiled tubing 20 protrudes a line 25, which is connected to the first water jacket 1 and through which the water in this water
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jacket, highly heated boiler water enters the heat exchanger.
The heating boiler according to FIGS. 3 and 4, in which the same numbers as in FIGS. 1 and 2 are used to denote corresponding parts, also has a first water jacket 1 with cylindrical, horizontally arranged walls 2 and 3. The second water jacket 4 is formed by a vertically arranged, cylindrical outer wall 26 and a horizontally arranged, cylindrical inner wall 5.
The two water jackets 1 and 4 are connected to one another in a water-carrying manner on the back of the boiler (Fig. 3). The flow line and the return line of the heating boiler are not shown. The interior 8 of the first water jacket 1 and the space 13 are closed on the front of the boiler by the removable cover 19 carrying the burner 9. In this embodiment, the first water jacket 1 is also arranged eccentrically to the inner wall 5 of the second water jacket 4, but offset to the left (FIG. 4). The widest point of the space 13 is on the right in FIG.
The water jacket 1 is provided with the outlet opening 12 close to this widest point; it is offset by approximately 45 with respect to the widest point of the space 13. The smoke outlet 14 is at the highest point of the space 13, i. H. arranged offset by about 90 relative to the widest or narrowest point of the space. The space 13 is connected to the smoke outlet, as already described for FIGS. 1 and 2, by a channel-like, axially extending recess 15 in the inner wall 5, which is provided with a sheet metal 18 on one side.
Between the recess 15 and the outlet opening 12, the intermediate space is closed by a partition 27 which is arranged in the intermediate space and extends over its axial length. The gases can therefore flow around approximately the entire circumference of the first water jacket 1 in the circumferential direction only on the path indicated by the arrows 28. In doing so, they first pass the narrowing part of the gap at an approximately constant speed and then the part that becomes wider again, in which their speed is reduced. Because of the decrease in speed in this shorter part of the circumference of the space, the heat transfer also decreases.
By reducing the gas velocity, however, the deflection resistances when deflecting the gases from the circumferential direction into the axial direction are greatly reduced. In the upper part of the water space surrounded by the wall 26, the domestic water heater 29 is arranged, which has a T-shaped pipe 30 through which the boiler water flows as a heat exchanger and which is connected to the second water jacket 4. A line 25 connected to the first water jacket 1 protrudes into the vertical part of the pipe 30. The inlet line and the extraction line of the domestic water heater are designated by 22 and 23, respectively.
The heating boiler can also be designed in a particularly advantageous manner that it is provided with three eccentrically arranged water jackets so that an inner space is formed between the first and second water jackets and an outer space is formed between the second and third water jackets, and that the combustion chamber, the two intermediate spaces and the flue gas outlet are connected to one another in such a way that the two intermediate spaces are successively flowed through by the combustion gases in one or the same circumferential direction.
Such a heating boiler, in which a particularly high utilization of the heat of the combustion gases is achieved, is explained in more detail in FIGS. 5 to 8 of the drawing using an exemplary embodiment, namely FIG. 5 shows a vertical center section through the heating boiler; 6 shows a vertical section along the line VI-VI in FIG. 5; 7 shows another embodiment of the boiler in section; 8 shows a further embodiment of the boiler in section.
The heating boiler according to FIGS. 5 and 6 has a first water jacket 101 which forms a combustion chamber 102 and consists of two cylindrical, horizontally arranged walls 103 and 104. The wall 103 is provided at the rear end with a base 105 which closes off the combustion chamber 102. A refractory lining 106 is applied to the floor 105. The first water jacket 101 is surrounded at a distance by a second water jacket 107, which consists of two cylindrical, horizontally arranged walls 108 and 109. An annular inner space 110 is located between the water jackets 101 and 107.
The second water jacket 107 is surrounded at a distance by a third water jacket 111, which consists of two cylindrical, horizontally arranged walls 112 and 113. An annular outer space 114 is located between the water jackets 107 and 111. The wall 113 is provided with a bottom 115 at the rear end. The water jackets 101, 107 and 111 are closed at the front end, while they are open at the rear end and are connected to one another in a water-bearing manner. To achieve good water circulation, the water jackets are connected to one another at the bottom by nozzles 116 and 117.
Further, the first water jacket 101 and the second water jacket 107 are connected at the top through a nozzle 118, and the second water jacket 107 is connected to the third water jacket 111 through a nozzle 119.
The third water jacket 111 is at its highest point through a riser 120 and at one
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lower-lying point connected by two return lines 121 to a domestic water heater, not shown, which is heated by the boiler water. Due to the thermosyphon effect, the boiler water circulates through the domestic water heater. The connector 119 is arranged below the riser line 120 so that the boiler water heated in the second water jacket 107 can flow directly into the riser line 120.
A riser line 122 is arranged on the first water jacket 101, which is led through both the connector 119 and through the riser line 120 at a distance and extends into the domestic water heater. The hottest boiler water flows upwards from the water jacket 101 through this riser 122, as a result of which the thermosyphon circulation through the domestic water heater is greatly accelerated.
The spaces 110 and 114 are closed at the front end by a cover 123 which carries a burner 124. The boiler flow line is designated 125 and the boiler return line 126.
The first water jacket 101 is arranged eccentrically to the second water jacket 107, to be precise in FIG. 6 offset by 45 to the bottom left. On the right-hand side, the first water jacket 101 has an outlet opening 127 running in the direction of a surface line, through which the gases flow from the combustion chamber 102 into the inner space 110 through which the gases flow in the circumferential direction. The gases first pass the long, narrowing part of the space 110 and then a short, again widening part.
The gases enter the outer intermediate space 114 through an overflow opening 128 in the second water jacket 107, which runs along a surface line of this water jacket and is offset by about 315 from the outlet opening 127 inner space 110 a partition wall 129 is arranged.
As a result of the part of the inner space 110 becoming wider again, it is achieved that the gas velocity drops and thus the deflection resistance when the gases are deflected at the overflow opening 128 is reduced. The second water jacket 107 is arranged eccentrically to the third water jacket 111, namely offset to the left in FIG. 6. The outer intermediate space 114 is also traversed by the gases in the circumferential direction on a long, narrowing part and a short, again widening part.
At the end of the part of the outer intermediate space 114, which becomes wider again, the latter is connected to the chimney by a smoke gas vent 130. A partition 131 is arranged in the outer intermediate space between the flue gas outlet 130 and the overflow opening 128.
FIG. 7 shows an embodiment of the heating boiler in which, with the same position of the outlet opening 127, the overflow opening 128 and the flue gas vent 130 as in FIG. 6, the gaps 110 and 114 are formed so that they at the end of their widening part again, d. H. at the overflow opening 128 or
at the flue gas outlet 130, have a greater clear width than in FIG. 6. The first water jacket 101 is offset to the left with respect to the second water jacket 107 and the second water jacket 107 is arranged offset upwards with respect to the third water jacket 111. In this way, a sufficiently large clear cross-section of the outer space 114 is created in particular at the flue gas outlet 130, the area of which corresponds approximately to the cross-sectional area of the flue gas outlet 130, so that especially at this point where a large deflection of the gases occurs,
the deflection resistances are significantly reduced. Since the temperature of the combustion gases, which influences the heat transfer in addition to the gas velocity, has already dropped to a very low level in the last part of the outer space 114, the increased increase in the clear cross section of this last part does not result in any significant disadvantage. The heat transfer in this last part of the outer intermediate space 114 can be further improved in that baffles 132 are arranged in the intermediate space 114, which guide the gases to and fro.
FIG. 8 shows a compromise solution in which the eccentricity of the first to the second water jacket is arranged as in FIG. 6, while the eccentricity of the second to the third water jacket is provided as in FIG. 7. In this boiler, the narrowing part of the inner space 110 is made as long as possible. The greatest width of the outer intermediate space 114 is, however, also present in this boiler where the strong deflection of the exhaust gases from the tangential flow direction into the axial flow direction occurs, so that low deflection resistances occur at this deflection point.
The widening of the outer space 114 at the flue gas outlet 130 created by the eccentricity of the second and third water jacket according to FIGS has the shape of a circular ring segment and should have a sufficiently large cross-sectional area that does not need to exceed a desired, permissible dimension.