DE10123457C1

DE10123457C1 - Brennereieinrichtung

Info

Publication number: DE10123457C1
Application number: DE10123457A
Authority: DE
Original assignee: CHRISTIAN CARL INGENIEUR GmbH
Current assignee: CHRISTIAN CARL INGENIEUR GmbH
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2021-05-15

Abstract

Eine Brennereieinrichtung umfaßt in an und für sich bekannter Weise eine das Brenngut aufnehmende Blase (1), die mit ihrem unteren Bereich in ein in einem Wasserbadbehälter (3) befindliches Wasserbad (2) eintaucht. Innerhalb des Wasserbadbehälters (3) ist eine Feuerbüchse (4) so angeordnet, daß sie allseits vom Wasserbad (2) umgeben ist. In eine Seitenfläche (7) der Feuerbüchse (4) mündet ein Rauchgasabzug (11). Der Innenraum der Feuerbüchse (4) kann durch einen Gas- oder Ölbrenner oder auch durch feste Brennstoffe befeuert werden. Zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades durchsetzt eine Wassertasche (14) den Innenraum der Feuerbüchse (4) von deren Unterseite (6) bis zu deren Oberseite (5) in im wesentlichen vertikaler Richtung. Im horizontalen Schnitt weist die Wassertasche (14) die Form eines gebogenen Kreisringsegmentes auf, das sich in einer Richtung öffnet, welches von der Mündungsstelle des Rauchgasabzuges (11) wegweist. Die Rauchgase, die bei der Verbrennung im wesentlichen innerhalb des von der Wassertasche (14) umgebenen Raumes anfallen, sind auf diese Weise gezwungen, auf dem Wege zu dem Rauchgasabzug (11) die Wassertasche (14) zunächst weg vom Rauchgasabzug (11) und sodann in einem ringsegmentförmigen Raum zwischen Wassertasche (14) und Seitenwand (7) der Feuerbüchse (4) zu durchströmen, bevor sie in den Rauchgasabzug (11) eintreten können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereieinrichtung mit

a) einer das Brenngut aufnehmenden Blase;
b) einem Wasserbadbehälter, der ein Wasserbad enthält, in welches der untere Bereich der Blase eintaucht;
c) einer im Wasserbadbehälter angeordneten Feuerbüchse, die allseits vom Wasserbad umgeben ist und von einer Oberseite, einer Unterseite und von einer Seitenwand, in welche ein Rauchgasabzug mündet, begrenzt ist;
d) mindestens einem durch den Innenraum der Feuerbüchse verlaufenden, wasserführenden und mit dem Wasserbad kommunizierenden Einbau.

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird auch im Bereich der Brennereieinrichtungen der thermische Wirkungsgrad der Feuerbüchse immer wichtiger. Die Tempe ratur der abziehenden Rauchgase sollte möglichst niedrig liegen, was gleichbedeutend damit ist, daß die Rauchgase möglichst viel Energie an das Wasserbad abgeben haben.

In der DE 37 08 901 C2 ist eine Brennereieinrichtung der eingangs genannten Art beschrieben. Diese versucht, einen möglichst hohen thermischen Wirkungsgrad der Feuer büchse dadurch zu erzielen, daß der Innenraum der Feuer büchse von Einbauten durchzogen wird, welche die Gestalt brückenförmiger Wasser-Zirkulationsrohre aufweisen. Die Anströmung dieser Wasserzirkulationsrohre durch die Rauchgase ist jedoch nicht optimal, so daß deren Abzugstemperatur noch verhältnismäßig hoch ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennerei einrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestal ten, daß der thermische Wirkungsgrad ihrer Feuerbüchse weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Einbau als Wassertasche ausgebildet ist, die den Innenraum der Feuerbüchse im wesentlichen senk recht von deren Unterseite bis zu deren Oberseite durchsetzt und im horizontalen Schnitt die Form eines Ringsegments aufweist, das sich in einer von der Mündungsstelle des Rauchgasabzuges wegweisenden- Richtung öffnet.

Die gebogene, wasserführende und mit dem restlichen Wasserbad kommunizierende Wassertasche stellt inner halb der Feuerbüchse eine für die Rauchgase undurch lässige Wand dar. Sie trennt den Innenraum der Feuer büchse in einen inneren Raum, in dem im wesentlichen die Rauchgase durch Verbrennung entstehen, und in einen äußeren ringsegmentförmigen Raum, in den der Rauchgasabzug mündet. Der innere Raum und der äußere Raum kommunizieren miteinander an zwei Stellen, die von der Mündungsstelle des Rauchgasabzuges entfernt sind. Dies bedeutet, daß die Rauchgase auf dem Weg zum Rauchgasabzug zunächst an der Innenfläche der Wassertasche entlang in einer Rich tung, die vom Rauchgasabzug weg zeigt, und sodann zurück durch den ringsegmentförmigen Raum zwischen Wassertasche und Seitenwand der Feuerbüchse zurück strömen müssen. Durch diese Umströmung wird insbesondere das in der Wassertasche befindliche Wasser stark erhitzt, während sich das Rauchgas entsprechend abkühlt. Das Wasser inner halb der Wassertasche erfährt eine heftige Konvektion und dient dabei als "Motor" für eine entsprechende Zirkula tionsströmung im restlichen Wasserbad. Die "Motorwirkung" der Wassertasche wird dadurch verstärkt, daß ihre obere und untere Mündungsfläche in das restliche Wasserbad nicht mittig liegt. Durch die große Fläche, an welcher die Rauchgase auf dem Wege zum Rauchgasabzug vorbeistreichen müssen, durch die Turbulenzen, welche von der Wassertasche in die Rauchgasströmung eingebracht werden, sowie durch die starken Konvektionsströmungen innerhalb des Wasserbades, die auf die "Motorwirkung" des Wassertasche zurückzuführen sind, ergibt sich für die erfindungsgemäße Feuerbüchse ein thermischer Wirkungsgrad, der bisher nicht erzielt werden konnte.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeich nung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1: im Axialschnitt den unteren Bereich einer Brennereieinrichtung mit Wasserbadbehälter und Feuerbüchse;

Fig. 2: einen horizontalen Schnitt durch die Brennerei einrichtung von Fig. 1 in Höhe der Mitte der Feuerbüchse;

Fig. 3: einen Schnitt, ähnlich der Fig. 1, durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Brenne reieinrichtung;

Fig. 4: einen horizontalen Schnitt ähnlich der Fig. 2, durch die Brennereieinrichtung von Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte schematische Axialschnitt durch eine Brennereieinrichtung zeigt den unteren Bereich einer Blase 1, die in bekannter Weise der Aufnahme von Brenngut, z. B. einer Maische, dient. Dieser untere Be reich der Blase 1 taucht in ein Wasserbad 2 ein, das sich in einem Wasserbadbehälter 3 befindet. Die wasser gefüllten Bereiche des Wasserbadbehälters 3 sind in der Zeichnung schraffiert. Innerhalb des Wasserbadbehälters 3 ist, allseits vom Wasserbad 2 umschlossen, eine Feuer büchse 4 angeordnet. Die Feuerbüchse 4 wird oben durch eine nach oben gewölbte Oberseite 5, nach unten durch eine nach unten gewölbte Unterseite 6 und seitlich durch eine Zylinderwand 7 begrenzt.

In die Zylinderwand 7 der Feuerbüchse 4 mündet ein Stutzen 8, der wie weiter unten anhand der Fig. 2 erläutert wird, der Einführung eines Gasbrenners 9 in den Innenraum der Feuerbüchse 4 dient. Dieser Gasbrenner 9 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 1 nicht dargestellt. Der Stutzen 8 durchsetzt den wassergefüllten Zwischenraum zwischen der Zylinderwand 7 der Feuerbüchse 4 und der zylindrischen Außenwand 10 des Wasserbadbehälters 3.

An der dem Stutzen 8 gegenüberliegenden Stelle mündet in die Seitenwand 7 der Feuerbüchse 4 unter schrägem Winkel zur Horizontalen ein Rauchgasabzug 11, der sodann in einen vertikal verlaufenden Kamin 12 mündet. Der Rauchgasabzug 11 und ein Teil des Kamines 12 befinden sich ebenfalls im Wasserbad 2.

Der Wasserbadbehälter 3 ist unten durch einen nach oben gewölbten Boden 13 abgeschlossen. Die Feuerbüchse 4 steht mit Hilfe von nicht dargestellten Füßen auf dem Boden 13 des Wasserbadbehälters 3 so, daß zwischen der Unterseite 6 der Feuerbüchse 4 und dem Boden 13 des Wasserbadbehälters 3 ein von Wasser durchströmbarer Zwischen raum verbleibt.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, wird der Innenraum der Feuerbüchse 4 von unten nach oben von einer gebogenen, ringsegmentförmigen Wassertasche 14 durchsetzt. Der Innenraum der Wassertasche 14 kommuniziert in der in Fig. 1 dargestellten Weise mit dem restlichen Wasserbad 2. Die Wassertasche 14 ist symmetrisch zu der Symmetrieebene angeordnet, welche durch den Brenner 9 und den Rauchabzug 11 sowie den Kamin 12 verläuft.

In koaxialer Fortsetzung des Auslaßstutzens 15 des Gasbren ners 9 ist ein Führungsrohr 16 angeordnet, das einen größeren Durchmesser als der Auslaßstutzen 15 besitzt. Der Auslaßstutzen 15 ragt geringfügig in das Führungs rohr 16 hinein.

Die Beheizung des Wasserbades 2 mit Hilfe des Gasbrenners 9 geschieht auf folgende Weise:
Die Flamme des Gasbrenners 9, die aus dem Aulaßstutzen 15 austritt, wird innerhalb des Führungsrohres 16 so gebündelt, daß sie auf keinen metallischen Bestandteil der Feuerbüchse 4 selbst trifft. Am vom Gasbrenner 9 entfernten Ende des Führungrohres 16 ist die Flamme erloschen; es treten aus diesem Ende nur noch, wie durch die Pfeile angedeutet, heiße Rauchgase aus. Diese werden in der Draufsicht zu beiden Seiten umgelenkt, streichen zwischen der inneren Mantelfläche der Wassertasche 14 und der Außenmantelfläche des Führungsrohres 16 nach vorne, werden an den beiden vorderen Stirnseiten der Wassertasche 14 umgelenkt und strömen schließlich in dem ringsegment förmigen Zwischenraum zwischen der Außenwandung der Wasser tasche 14 und der Zylinderwand 7 der Feuerbüchse 4 wieder nach hinten zum Rauchgasabzug 11, wo sich die beiden Strömungen vereinigen. Die Rauchgase entfernen sich dann über den Rauchgasabzug 11 und den Kamin 12.

Auf dem verhältnismäßig langen Weg entlang der Innen fläche und der Außenfläche der Wassertasche 14 geben die Rauchgase einen Großteil der in ihnen enthaltenen Wärme ab. Insbesondere das innerhalb der Wassertasche 14 befindliche Wasser wird stark erwärmt; es bewegt sich innerhalb der Wassertasche 14 nach oben und führt so zu einer heftigen Konvektion des Wassers des Wasser bades 2. Diese Konvektion ist verhältnismäßig großräu mig, da die Wassertasche 14 in den oberen und unteren Bereich des Wasserbades 2 nicht mittig einmündet. Es stellt sich daher eine verhältnismäßig starke Wasser strömung auch entlang der Oberseite 5, der Unterseite 6 und der Zylinderwand 7 der Feuerbüchse 4 ein, was an diesen Flächen zu einer guten Wärmeaufnahme aus dem Rauchgas führt.

Ein Teil der in Richtung auf den Gasbrenner 9 strömenden Rauchgase wird, wie durch Pfeile angedeutet, in den Ringspalt zwischen dem Auslaßstutzen 15 des Gasbrenners 9 und dem Führungsrohr 16 eingesaugt und gelangt dort in die Flamme, sodaß eine Nachverbrennung stattfinden kann.

All dies führt insgesamt zu einem sehr guten Wirkungsgrad der Feuerbüchse 4.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbei spiel einer Brennereieinrichtung ähnelt stark demjenigen, das oben anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszei chen zzgl. 100 gekennzeichnet.

Auch die Brennereieinrichtung der Fig. 3 und 4 weist demzufolge eine das Brenngut aufnehmende Blase 101, ein in einem Wasserbadbehälter 103 befindliches Wasser bad 102 sowie eine Feuerbüchse 104 auf, die sich inner halb des Wasserbadbehälters 103 befindet. Auch die übrige Ausgestaltung der Feuerbüchse 104 mit dem an einer Seite in deren Zylinderwand 107 mündenden Stutzen 108 und dem gegenüberliegend mündenden Rauchabzug 111 sowie mit der bogenförmig gekrümmten, ringsegmentförmigen Wassertasche 114 stimmt mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 überein.

Unterschiedlich beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die Art der Beheizung der Feuerbüchse 104. Während dies beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 mit Hilfe eines durch den Stutzen 8 eingeführten Gasbrenners 9 geschah, wird die Brennereieinrichtung der Fig. 3 und 4 mit Holz oder einem anderen, festen Brennstoff beheizt. Hierzu ist in einen eine vertikal verlaufende Achse aufweisenden Stutzen 120, der unten mit dem Boden 113 des Wasserbadbehälters 103 und oben mit der Unterseite 106 der Feuerbüchse 104 verschweißt ist, ein Rost 121 eingesetzt. Auf diesen Rost 121 werden die festen Brennstoffe aufgelegt, die über den Stutzen 108 zugeführt werden. In diesem Falle befindet sich außen am Stutzen 108 eine nicht dargestellte Feuertür.

Den festen, auf dem Rost 121 liegenden Brennstoffen wird in bekannter Weise von unten her Verbrennungsluft zugeführt. Die bei der Verbrennung entstehenden Rauch gase ziehen in ähnlicher Weise um die Wassertasche 114, wie dies oben für das erste Ausführungsbeispiel beschrie ben wurde. Auch hier läßt sich durch die in die Feuer büchse 104 eingesetzte Wassertasche 114 ein guter ther mischer Wirkungsgrad erzielen.

Claims

Brennereieinrichtung mit
- a) einer das Brenngut aufnehmenden Blase;
- b) einem Wasserbadbehälter, der ein Wasserbad enthält, in welches der untere Bereich der Blase eintaucht;
- c) einer im Wasserbadbehälter angeordneten Feuerbüchse, die allseits vom Wasserbad umgeben ist und von einer Oberseite, einer Unterseite und einer Seitenwand, in welche ein Rauchgasabzug mündet, begrenzt ist;
- d) mindestens einem durch den Innenraum der Feuerbüchse verlaufenden, wasserführenden und mit dem Wasserbad kommunizierenden Einbau,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Einbau als Wassertasche (14; 114) ausgebildet ist, die den Innenraum der Feuerbüchse (4; 104) im wesentlichen senkrecht von deren Unterseite (6; 106) bis zu deren Oberseite (5; 105) durchsetzt und im horizontalen Schnitt die Form eines Ringseg mentes aufweist, das sich in einer von der Mündungs stelle des Rauchgasabzugs (11; 111) wegweisenden Richtung öffnet.