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PATENTANSPRÜCHE
1. Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem allseitig von einer Wärmeisolierung (3, 4) umgebenen Kesselkörper (17) mit darin axial angeordneter Brennkammer (5), innerhalb welcher ein Brennkammereinsatz (6) unter Bildung eines Ringraumes angeordnet ist, wobei die Brennkammer (5) vorn durch eine Kesseltür (7) verschlossen ist, deren Isolierung (2) gegen den Brennkammereinsatz (6) abdichtet und an welcher ein Brenner (8) angeordnet ist, und die Brennkammer durch eine Kesselrückwand (18) und eine davor befindliche Brennkammerisolierung (12) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringraum zwischen Brennkammer (5) und Brennkammereinsatz (6) in gegenseitigen Abständen Profile (11) angeordnet sind,
wobei diese Profile (11) und damit die von denselben gebildeten Abströmkanäle (A) durch die dem Brenner (8) gegenüberliegende Brennkammerisolierung (12) und Rückwand (18) hindurch in einen Abgassammler (14) geführt sind, und die zwischen benachbarten Profilen (11) liegenden Rückströmkanäle (R) einerseits an der genannten Brennkammerisolierung (12) enden, andererseits mit der hinteren Öffnung (15) des Brennkammereinsatzes (6) verbunden sind, derart, dass die im
Brennkammereinsatz (6) entstandenen Verbrennungsgase nach Art eines Dreizugkessels zunächst durch die Rückströmkanäle (R) gegen den Brenner (8) strömen, dort in einer Wendekammer (W) umgelenkt und im Gegenstrom durch die Abströmkanäle (A) zum Abgassammler (14) geführt werden.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (11) auf die Innenfläche der Brennkammer (5) aufgeschweisst sind und mit ihren der Brennkammer (5) abgewandten Längsseiten an der Aussenfläche des Brennkammereinsatzes (6) anliegen.
3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abströmkanäle (A) zur Verbesserung des Wärmeübergangs und Anpassung der Abgastemperatur an unterschiedliche Kaminverhältnisse turbulenzerzeugende Elemente eingebaut sind.
4. Heizungskessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Elemente schraubenlinienförmig gewundene, streifenförmige Einsätze sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem allseitig von einer Wärmeisolierung umgebenen Kesselkörper mit darin axial angeordneter Brennkammer, innerhalb welcher ein Brennkammereinsatz unter Bildung eines Ringraumes angeordnet ist, wobei die Brennkammer vorn durch eine Kesseltür verschlossen ist, deren Isolierung gegen den Brennkammereinsatz abdichtet und an welcher ein Brenner angeordnet ist, und die Brennkammer durch eine Kesselrückwand und eine davor befindliche Brennkammerisolierung verschlossen ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Gefahr wasserseitiger Taupunktunterschreitungen für den Kessel zu vermindern und die Wärmeausbeute der bekannten Kesselkonstruktionen und damit den gesamten Wirkungsgrad derselben wesentlich zu verbessern. Zu diesem Zwecke wird ein Heizungskessel vorgeschlagen, der im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Figur 1 ist eine vereinfachte Perspektivansicht eines teilweise aufgeschnittenen Heizungskessels,
Figur 2 ist ein Vertikalschnitt des gleichen Heizungskessels, und
Figur 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Figur 2.
Der in der Zeichnung vereinfacht dargestellte Heizkessel weist einen Aussenmantel 1 auf, in welchem der allseitig von einer Wärmeisolierung 2, 3, 4 umgebene Kesselkörper mit Brennkammer 5 angeordnet ist. Zwischen der Brennkammer 5 und dem Kesselmantel 17 befindet sich der Wasserraum 16, der über Anschlussstutzen 16a und 16b mit dem Heizungsnetz verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Brennkammer 5 kreiszylindrisch ausgebildet und innerhalb derselben ist im Abstand ein Brennkammereinsatz 6 vorgesehen. In den ebenfalls hohlzylindrischen, beidseits offenen Brennkammereinsatz 6 ragt von vorne, d.h. von der Seite der Feuerraumtüre 7, ein Brenner 8. In der Tür 7 ist ferner ein Schauloch 9 angebracht.
Die Brennkamer 5 liegt mit ihrer hinteren, ringförmigen Stirnfläche an einer Ringdichtung 10 an.
Im Ringraum zwischen der Brennkammer 5 und dem Brennkammereinsatz 6 ist eine Reihe geschlossener Profile 11 (Fig. 1 und 2) angeordnet, die beim Ausführungsbeispiel einen annähernd trapezförmigen Querschnitt haben und auf die Innenfläche der Brennkammer 5 aufgeschweisst sind. Die Profile 11 erstrecken sich parallel zur Brennkammerachse über die gesamte Brennkammerlänge und durchdringen ferner eine die Brennkammer abgasseitig abgrenzende Isolierung 12 sowie die Kesselrückwand (18) derart, dass die von den Profilen 11 umschlossenen Abströmkanäle A von einer vorderen Wendekammer W bis zu einem Abgassammler 14 reichen.
Die Profile 11 sind, wie Figur 1 und 2 zeigen, in gegenseitigen Abständen angeordnet und begrenzen daher mit ihren Aussenflächen eine Reihe von Rückströmkanälen R. Am Umfang des Brennkammereinsatzes 6 wechselt somit jeweils ein Abströmkanal A mit einem Rückströmkanal R ab, und die Rückströmkanäle R erstrecken sich von der Isolierung 12 zur Wendekammer W. Im Gegensatz zu den Abströmkanälen A durchdringen die Rückströmkanäle R somit die Isolierung 12 nicht.
Im Betrieb werden die innerhalb des Brennkammereinsatzes 6 entstehenden Verbrennungsgase zunächst im Bereich 15 vor der Isolierung 12 umgelenkt und strömen in Pfeilrichtung durch die Rückströmkanäle R bis zur Wendekammer W, wo sie nach nochmaliger 180 -Wendung in die Abströmkanäle A eintreten und von diesen in den Abgassammler 14 geführt werden. Es ergibt sich auf diese Weise ein Gegenstrom-Dreizugkessel mit einer gegenüber den bekannten Konstruktionen erheblich besseren Wärmeausbeute. Die Oberflächentemperaturen der rauchgasseitigen Wandungen werden insbesondere so angehoben, dass die Taupunkttemperatur wasserseitig ohne Gefahr für den Kessel unterschritten werden kann.
Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs können in den Abströmkanälen A turbulenzerzeugende Elemente angeordnet sein, die beispielsweise als schraubenförmig gewundene Streifen ausgebildet sein können. Im hinteren, dem Abgassammler 14 benachbarten Endabschnitt der Abströmkanäle A können diese turbulenzerzeugenden Elemente vorzugsweise wellenförmig ausgebildet sein, wodurch der Wärmeübergang in diesem Endbereich weiter verbessert wird.
Die dem Brenner gegenüberliegende Kesselrückwand 18 ist im Bereich der Öffnung 15 des Brennkammereinsatzes 6 durch eine hochwertige Wärmeisolation 12 geschützt.
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PATENT CLAIMS
1.Heating boiler for liquid or gaseous fuels, with a boiler body (17) surrounded on all sides by thermal insulation (3, 4) with a combustion chamber (5) axially arranged therein, within which a combustion chamber insert (6) is arranged to form an annular space, the Combustion chamber (5) is closed at the front by a boiler door (7), the insulation (2) of which seals against the combustion chamber insert (6) and on which a burner (8) is arranged, and the combustion chamber by a boiler rear wall (18) and one in front of it Combustion chamber insulation (12) is closed, characterized in that profiles (11) are arranged in the annular space between the combustion chamber (5) and the combustion chamber insert (6) at mutual intervals,
wherein these profiles (11) and thus the outflow channels (A) formed by the same are guided through the combustion chamber insulation (12) and the rear wall (18) opposite the burner (8) into an exhaust manifold (14), and between adjacent profiles (11 ) lying reverse flow channels (R) on the one hand end at the said combustion chamber insulation (12), on the other hand are connected to the rear opening (15) of the combustion chamber insert (6), such that the
Combustion chamber insert (6) generated combustion gases in the manner of a three-pass boiler first flow through the return flow channels (R) against the burner (8), diverted there in a turning chamber (W) and led in counterflow through the outflow channels (A) to the exhaust manifold (14).
2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the profiles (11) are welded onto the inner surface of the combustion chamber (5) and bear with their longitudinal sides facing away from the combustion chamber (5) on the outer surface of the combustion chamber insert (6).
3. Heating boiler according to claim 1 or 2, characterized in that turbulence-generating elements are installed in the outflow ducts (A) to improve the heat transfer and adapt the exhaust gas temperature to different chimney conditions.
4. Heating boiler according to claim 3, characterized in that the turbulence-generating elements are helically wound, strip-shaped inserts.
The present invention relates to a heating boiler for liquid or gaseous fuels, with a boiler body surrounded on all sides by thermal insulation with a combustion chamber axially arranged therein, within which a combustion chamber insert is arranged to form an annular space, the combustion chamber being closed at the front by a boiler door, the insulation of which is against seals the combustion chamber insert and on which a burner is arranged, and the combustion chamber is closed by a boiler rear wall and a combustion chamber insulation located in front of it.
It is the object of the invention to reduce the risk of the boiler falling below the dew point on the water side and to substantially improve the heat yield of the known boiler designs and thus the overall efficiency thereof. For this purpose, a heating boiler is proposed, which is defined in independent claim 1. Preferred embodiments of the subject matter of the invention result from the dependent patent claims.
An embodiment of the subject matter of the invention is described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a simplified perspective view of a partially cut boiler.
Figure 2 is a vertical section of the same boiler, and
FIG. 3 is a section along the line III-III in FIG. 2.
The boiler, shown in simplified form in the drawing, has an outer jacket 1, in which the boiler body with combustion chamber 5, which is surrounded on all sides by heat insulation 2, 3, 4, is arranged. Between the combustion chamber 5 and the boiler jacket 17 is the water space 16, which is connected to the heating network via connecting pieces 16a and 16b. In the embodiment shown, the combustion chamber 5 is circular-cylindrical and within it a combustion chamber insert 6 is provided at a distance. In the likewise hollow cylindrical combustion chamber insert 6, which is open on both sides, projects from the front, i.e. from the side of the firebox door 7, a burner 8. In the door 7 there is also an inspection hole 9.
The Brennkamer 5 lies with its rear, annular end face against an annular seal 10.
In the annular space between the combustion chamber 5 and the combustion chamber insert 6, a series of closed profiles 11 (FIGS. 1 and 2) are arranged, which in the exemplary embodiment have an approximately trapezoidal cross section and are welded onto the inner surface of the combustion chamber 5. The profiles 11 extend parallel to the combustion chamber axis over the entire length of the combustion chamber and also penetrate insulation 12 delimiting the combustion chamber on the exhaust gas side and the boiler rear wall (18) such that the outflow channels A enclosed by the profiles 11 extend from a front turning chamber W to an exhaust gas collector 14 .
The profiles 11 are, as shown in FIGS. 1 and 2, arranged at mutual intervals and therefore delimit with their outer surfaces a series of return flow channels R. On the periphery of the combustion chamber insert 6, an outflow channel A thus alternates with a return flow channel R, and the return flow channels R extend from the insulation 12 to the turning chamber W. In contrast to the outflow ducts A, the backflow ducts R thus do not penetrate the insulation 12.
In operation, the combustion gases generated within the combustion chamber insert 6 are first deflected in the area 15 in front of the insulation 12 and flow in the direction of the arrow through the return flow channels R to the turning chamber W, where after a further 180 turn, they enter the outflow channels A and from there into the exhaust gas collector 14 are performed. This results in a counter-current three-pass boiler with a significantly better heat yield than the known designs. The surface temperatures of the flue gas-side walls are raised in particular so that the dew point temperature on the water side can be undercut without any risk to the boiler.
To further improve the heat transfer, turbulence-generating elements can be arranged in the outflow channels A, which elements can be designed, for example, as helically wound strips. In the rear end section of the outflow channels A, which is adjacent to the exhaust manifold 14, these turbulence-generating elements can preferably be designed in a wave shape, as a result of which the heat transfer in this end region is further improved.
The boiler rear wall 18 opposite the burner is protected in the region of the opening 15 of the combustion chamber insert 6 by high-quality thermal insulation 12.