<Desc/Clms Page number 1>
Heizkessel Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für Warmwassererzeugung mit Ölbeheizung, mit einem Rotationsbrenner mit vertikaler Hohlachse, einem zu diesem koaxialen Motor, Gebläserad und koaxial über dem Brenner angeordneten Wärmeaustauscher.
Heizkessel für Warmwassererzeugung mit Ölbehei- zung, die einen Rotationsbrenner mit vertikaler Hohlachse und einen koaxial über dem Brenner angeordneten Wärmeaustauscher aufweisen, sind schon seit langer Zeit bekannt, konnten sich aber bis heute niemals durchsetzen. Die wichtigsten Gründe für diesen Misserfolg waren die verhältnismässig voluminöse Ausführung, das Zündungsproblem, Geruchsprobleme beim Anlauf und Stop sowie Lärmprobleme. Die Erfindung bewältigt nun mit einer Reihe von konstruktiven Lösungen und Kombinationen alle bis heute bestehenden Hindernisse, die einer Verbreitung dieses Heizkesseltyps im Wege standen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Mängel zu beheben.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass dem Brenner ein schwimmergesteuerter Ölregler vorgeschaltet ist, dessen am Gehäuse des Ölreglers markiertes Konstantniveau 15 cm oder mehr unterhalb der Zerstäu- bungsebene, definiert durch die Spritzkante des Zerstäu- bertellers des Brenners, angeordnet ist, dass im weiteren das Gebläserad für eine Druckerzeugung von mehr als 60 mm WS ausgelegt ist und dass der Wärmeaustauscher aus Edelstahl besteht, der seinerseits im Querschnitt ein gewelltes Rippenrohr mit einem zylindrischen Verdrängungskörper darstellt.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizkessel Fig.2 einen Querschnitt durch den Wärmeaustau- scher Fig. 3 einen Schnitt durch den Brennstoff-Ejektor. Die Fig. 1 zeigt einen Gesamtschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Heizkessels. Dieser Heizkessel besitzt in an und für sich bei diesem Kesseltyp bekannter Weise einen Elektromotor 1 mit einer oben und unten verlängerten hohlen Welle 2, einen Zerstäuberteller 3 und ein Gebläserad 4.
Das Heizöl gelangt zunächst in den Ölregler 5, wo es auf einem konstanten Niveau 6 gehalten wird, und von dort in den ölsumpf 7, in welchen das untere Ende der Hohlwelle 2 hineinragt. Die Drehung des Motors fördert nun das Heizöl dank seiner Zentrifugalkraft durch die hohle Welle 2 zum Zerstäuberteller 3, wo es auf einem Prallkörper 8 in fein zerstäubter Form aufschlägt. Gleichzeitig wird durch das Gebläserad 4 die für die Verbrennung benötigte Luft unter relativ grossem Druck durch die Öffnungen des Prallkörpers 8 hineingepresst. Unter dem Prallkörper 8 ist eine koaxiale Zündkammer 9 angeordnet, in welcher sich die Glühkerze 10 befindet.
Diese Glühkerze 10 kann auch ausserhalb der Zündkam- mer 9 direkt im Bereiche des Brenners 11 angeordnet sein. Die hohe Drehzahl des Zerstäubertellers 3 sorgt für eine äusserst feine Zerstäubung des Öles bzw. für einen feinen, in einer horizontalen Ebene liegenden Ölnebel. Die Verbrennungsluft trifft bei den Öffnungen des Prall- körpers 8 rechtwinklig auf die fein zerstäubten Öltröpf- chen und bewirkt damit eine innige Vermischung von Brennstoff mit Verbrennungsluft.
Die Feuergase gehen nun durch die Zwischenräume 12 des Wärmeaustau- schers 13, wie man der Darstellung in Fig.2, einem Querschnitt durch den Wärmeaustauscher, entnehmen kann. In der Mitte des Wärmeaustauschers 13 ist ein Verdrängungskörper 14 aus feuerfestem Stahl oder aus Keramik angeordnet, der dafür sorgt, dass die Feuergase die Zwischenräume des Wärmeaustauschers passieren müssen. Auf der Aussenseite des Wärmeaustauschers befindet sich der Wassermantel 15 mit dem Kaltwassereintritt 16 und dem Warmwasseraustritt 17. Die Feuergase verlassen den Kessel schliesslich beim Auspuff 18.
Der Überdruck auf der Ventilatordruckseite von über 100 mm WS ergibt Gesamtwirkungsgrade dieses Kessels von über 90c"/o. Die Dimensionen sind so gering, dass die Strahlungsverluste durch das heisse Wasser und die Feuergase in der Grössenordnung von 1% liegen, ohne dass eine Isolation nötig ist. Der Durchmesser des Kessels bei einer Wärmeleistung von 20 000 kcal/h liegt bei nur 16 cm. Die Rippen 12 des Wärmeaustauschers 13 sind so dimensioniert, dass sich der Überdruck im
<Desc/Clms Page number 2>
Feuerraum von etwa 25 mm WS bis zum Auspuff auf wenige Millimeter WS reduziert.
Dieser Restdruck beim Auspuff ist aber genügend gross, um den Apparat vollkommen unabhängig vom Kaminzug zu machen.
Eine vollkommene Sicherheit wird dadurch erreicht, dass das Konstantniveau des Ölreglers, welches dem Konstantniveau in der Hohlachse bei Stillstand entspricht, beträchtlich unter dem Brenner steht: Bei Stromausfall fällt gleichzeitig reit dem Ausfall des Ventilatorluftdruckes auch die Ölförderung aus. Da sich beim Betrieb des Apparates nicht nur in der Hohlwelle 2, sondern auch in der Kammer 7 ein parabelförmiger Querschnitt des Öles einstellt, ist es ferner von eminentem Vorteil, wenn das Konstantniveau 6 unterhalb des Elektromotors 1 angeordnet ist.
Bekannt ist bei derartigen Rotationsbrennern die Anordnung eines feststehenden Glühkörpers über dem Zerstäubungsteller 3. Anstelle dieses feststehenden Glüh- körpers kann auch ein, Glühkörper 19 angeordnet sein, der auf dem Zerstäuberteller 3 selbst angeordnet ist und mitrotiert. Zwischen dem Zerstäuberteller 3 und dem mitrottierenden Glühkörper 19 können auch nichtgezeichnete Schaufeln angeordnet sein, die in der Hohlwelle 2 einen Unterdruck erzeugen, so dass durch mitangesaug- te Luft ein Kühleffekt entsteht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann aber auch eine Luftleitung 21 von der Druckseite des Gebläserades 4 zum Ölsumpf 7 bzw. zum unteren Ende der Hohlwelle 2 führen, um durch einen Druckluftstrom den oberen Teil der Welle 2 zu kühlen und Koksansatz zu verhindern. Der Ejektor 22, in Fig. 3 gezeigt, reisst das vom Ölregler 5 gelieferte Öl mit in den Sumpf 7 und in die Hohlwelle 2.
Da eine geringe Teilmenge Öl in die Zündkammer 9 geführt wird, um die Zündung sicherzustellen, ist durch die Anordnung von Luftlöchern 20, welche die Überdruckzone des Ventilators mit der Zündkammer verbinden, für eine Verbrennung der in die Zündkammer gelangenden Teilölmenge gesorgt.
Da die Flamme blau brennt, werden anstatt der bei Zerstäuberbrennem üblichen lichtempfindlichen Sicherungselemente mit Vorteil Flammenüberwachungselemen- te mit einer grossen Empfindlichkeit im ultravioletten Strahlungsbereich verwendet. Vorteilhafterweise wird ein solches UV-Flammenüberwachungselement 23 unterhalb des Brenners im oder unterhalb des Verbrennungs- luftkanals mit Strahlrichtung gegen die Verbrennungsschlitze des Prallkörpers 8 angeordnet. Durch diese Anordnung des Elements im Luftstrom wird eine intensive Kühlung sichergestellt.
<Desc / Clms Page number 1>
Boiler The invention relates to a boiler for hot water production with oil heating, with a rotary burner with a vertical hollow axis, a motor coaxial with this, a fan wheel and a heat exchanger arranged coaxially above the burner.
Boilers for hot water production with oil heating, which have a rotary burner with a vertical hollow axis and a heat exchanger arranged coaxially above the burner, have been known for a long time, but have never been able to establish themselves today. The most important reasons for this failure were the relatively voluminous design, the ignition problem, odor problems when starting and stopping, and noise problems. With a number of constructive solutions and combinations, the invention now overcomes all the obstacles that have existed to date which have stood in the way of the spread of this type of boiler.
The invention is based on the object of eliminating the deficiencies described.
According to the invention, this is achieved in that a float-controlled oil regulator is connected upstream of the burner, the constant level of which is marked on the housing of the oil regulator 15 cm or more below the atomization plane, defined by the spray edge of the atomizer plate of the burner, is arranged The impeller is designed for a pressure generation of more than 60 mm WS and that the heat exchanger is made of stainless steel, which in turn represents a corrugated finned tube with a cylindrical displacement body in cross section.
An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing. 1 shows a longitudinal section through the boiler, FIG. 2 shows a cross section through the heat exchanger, FIG. 3 shows a section through the fuel ejector. 1 shows an overall section through an exemplary embodiment of a heating boiler according to the invention. This boiler has, in a manner known per se in this type of boiler, an electric motor 1 with a hollow shaft 2 which is elongated at the top and bottom, an atomizer plate 3 and a fan wheel 4.
The heating oil first reaches the oil regulator 5, where it is kept at a constant level 6, and from there into the oil sump 7, into which the lower end of the hollow shaft 2 protrudes. The rotation of the motor now conveys the heating oil, thanks to its centrifugal force, through the hollow shaft 2 to the atomizer plate 3, where it strikes an impact body 8 in a finely atomized form. At the same time, the air required for the combustion is pressed in through the openings of the impact body 8 under relatively high pressure by the fan wheel 4. A coaxial ignition chamber 9, in which the glow plug 10 is located, is arranged under the impact body 8.
This glow plug 10 can also be arranged outside the ignition chamber 9 directly in the area of the burner 11. The high speed of the atomizer plate 3 ensures extremely fine atomization of the oil or a fine oil mist lying in a horizontal plane. The combustion air hits the finely atomized oil droplets at a right angle at the openings in the impact body 8 and thus causes the fuel to be intimately mixed with the combustion air.
The fire gases now pass through the spaces 12 of the heat exchanger 13, as can be seen from the illustration in FIG. 2, a cross section through the heat exchanger. In the middle of the heat exchanger 13, a displacement body 14 made of refractory steel or ceramic is arranged, which ensures that the fire gases have to pass through the spaces between the heat exchanger. The water jacket 15 with the cold water inlet 16 and the hot water outlet 17 is located on the outside of the heat exchanger. The fire gases finally leave the boiler at the exhaust pipe 18.
The overpressure on the fan pressure side of over 100 mm WS results in a total efficiency of this boiler of over 90c "/ o. The dimensions are so small that the radiation losses from the hot water and the fire gases are in the order of 1% without the need for insulation The diameter of the boiler with a heat output of 20,000 kcal / h is only 16 cm. The ribs 12 of the heat exchanger 13 are dimensioned so that the overpressure in the
<Desc / Clms Page number 2>
Combustion chamber from about 25 mm WS up to the exhaust pipe reduced to a few millimeters WS.
This residual pressure at the exhaust is high enough to make the device completely independent of the chimney draft.
Complete safety is achieved by the fact that the constant level of the oil regulator, which corresponds to the constant level in the hollow axle at standstill, is considerably below the burner: In the event of a power failure, the failure of the fan air pressure also cuts out the oil supply. Since a parabolic cross-section of the oil is established not only in the hollow shaft 2 but also in the chamber 7 during operation of the apparatus, it is also of great advantage if the constant level 6 is arranged below the electric motor 1.
The arrangement of a stationary incandescent body above the atomization plate 3 is known in such rotary burners. Instead of this stationary incandescent body, an incandescent body 19 can also be arranged, which is arranged on the atomization plate 3 itself and rotates with it. Between the atomizer plate 3 and the rotating incandescent body 19, blades (not shown) can also be arranged, which create a negative pressure in the hollow shaft 2, so that a cooling effect is created by the air that is also sucked in.
According to a preferred embodiment, however, an air line 21 can also lead from the pressure side of the fan wheel 4 to the oil sump 7 or to the lower end of the hollow shaft 2 in order to cool the upper part of the shaft 2 by means of a compressed air flow and prevent coke build-up. The ejector 22, shown in FIG. 3, entrains the oil supplied by the oil regulator 5 with it into the sump 7 and into the hollow shaft 2.
Since a small amount of oil is fed into ignition chamber 9 to ensure ignition, the arrangement of air holes 20, which connect the overpressure zone of the fan with the ignition chamber, ensures that the amount of oil entering the ignition chamber is burned.
Since the flame burns blue, instead of the light-sensitive safety elements customary with atomizer burners, flame monitoring elements with a high sensitivity in the ultraviolet radiation range are advantageously used. Advantageously, such a UV flame monitoring element 23 is arranged below the burner in or below the combustion air duct with the beam direction against the combustion slits of the impact body 8. This arrangement of the element in the air flow ensures intensive cooling.