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Heizkessel mit Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die
Erfindung bezieht sich auf =en Heizkessel mit einer im wesentlichen waagerechten,
von einem glockenförmigem Wassermantel eingeschlossenen Brennkammer, wobei in Achsrichtung
von der offenen Seite her ein Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe derart
in die Brennkammer hisneinragt, daß die Flammen in dem dem Brenner gegenüberliegenden
Teil der Brennkammer um etwa 180° umgelenkt werden und ,die Heizgase durch eine
an der Brennereinführseite eine Verbindung zwischen der Brennkammer und einem den
Wassermantel ringzylindrisch oder in ähnlicher Form umgebenden Heizgaskanals frei
lassende Wand in den Heizgaskanal geleitet werden. Bei. einem bekannten Heizkessel
dieser Bauart streichen die Heizgase nach Austritt aus der Brennkammer axial an
der Außenfläche des Wassermantels entlang. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges
vom Heizgas zum Wassermantel sind hierbei an der Außenfläche des Wassermantels Drahtspiralen
radial abstehend aufgeschweißt, deren Wirkung in einer Vergrößerung der wärmeaufnehmenden
Oberfläche besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spezifische Leistung
(kcal je Quadratmeter Heizfläche und Stunde) eines solchen Kessels zu steigern,
um eine gedrängte raun- und baustoffsparende Bauweise zu erzielen.
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Die Erfindung besteht darin, daß in dem Heizgaskanal der eingangs
angeführten Gattung eine an sich bekannte, schraubenflächenartig gewundene und über
die ganze Länge des Heizgaskanals sich erstreckende Leitwand von einer der radialen
Weite des Heizgaskanals nahezu entsprechenden Höhe lose und längsverschiebbar angeordnet
ist und daß die Brennkammer samt Heizgaskanal an der Brennereinführseite durch einen
die Brennereinführöffnung aufweisenden, abnehmbaren Deckel abgeschlossen ist, der
eine wenigstens dem Außendurchmesser des Heizgaskanals entsprechende Größe besitzt.
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Schraubenflächenartig gewundene Heizgaszüge sind bei Kesseln an sich
bekannt.
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Durch die Ausbildung des Heizkessels nach der Erfindung wird der Heizgasweg
an der äußeren Fläche des glockenförmigen Wassermantels wesentlich verlängert. Der
Wärmeübergang zum Kesselwasser wird durch eine hohe Geschwindigkeit und Wirbelbildung
der Heizgase im Heizgaskanal ebenfalls begünstigt. Dadurch kann die Kesselleistung
auf ein Mehrfaches gesteigert werden, so daß sich eine wesentliche Verkleinerung
der Gesamtausmaße trotz Leistungsverbesserung des Heizkessels ergibt. Voraussetzung
für diese Steigerung der Kesselleistung sind aberruß-undablagerungsfreieHeizgaszüge:
Dajedoch die schraubenflächenartigeLeitwand nicht als Wärme= tausahfläche gedacht
ist, kann sie mit Spiel in dem den glockenförmigen Wassermantel umgebenden Heizgas
kanal angeordnet sein, wodurch nach Entfernung des den Heizgaskanal überdeckenden
Deckels die Leitwand als Ganzes zwecks Reinigung leicht herausgezogen werden kann.
Diese Maßnahme ist für die Kesselleistung von ausschlaggebender Bedeutung, weil
ein guter Wärmeübergang nur möglich ist, wenn, die unvermeidliche Rußablagerung
mühelos von Zeit zu Zeit entfernt werden kann. Um hauptsächlich zu diesem Zweck
die schraubenflächenartige Leitwand als Ganzes zu einem starren Gebilde zu machen,
können die einzelnen Windungen der Leitwand an Längsstäben befestigt sein, die über
die axiale Gesamtausdehnung derLeitwand reichenund zurBrennkammerachse Bleichlaufen.
Die Leitwand ist dadurch leicht austauschbar, z. B. gegen eine solche mit kleinerer
Steigung und mehr Windungen, also längerem, Weg der Heizgase. Auf diese Weise kann
der Heizkessel leicht und einfach auf eine andere Kesselleistung umgestellt werden,
was der Fabrikation und Lagerhaltung zugute kommt.
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Die Heizgase werden im Verlauf ihres Weges im Heizkessel bis auf etwa
200° C abgekühlt, wodurch sich die Temperaturdifferenz gegenüber dem Kesselwasser
ständig ändert. Infolge dieser sich verkleinernden
Temperaturdifferenz
und der sich durch die Abkühlung vermindernden Gasgeschwindigkeit wird der Wärmeübergang
bei konstantem Querschnitt des schraubenförmigen Heizgaszuges an dessen Ende kleiner
sein als am Anfang.
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Zum Erzielen eines .gleichmäßigen. Wärmeübergangs über die ganze Länge
des Heizgaszuges kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Steigerung dir.
schraube 4ächenartigen Leitwand in Strömrichtung der Heizgase fortlaufend verkleinert
werden. Dies geschieht` 'vorzupsyyeise in einem solchen Ausmaß, daß die;;Ü##chec@igkeit"
der Heizgase gleichbleibt. .: ...t._. , .._ Besonders vorteilhaft ist es, wenn der
Heizgaskanal, in dem sich dies schraubenftächenartig gewundene Leitwand befindet,
.von einem Wasserraum umgeben ist, der mit dem glockenförmigenWassermantel in Verbindung
steht, weil dann der erhöhte Wärmeübergang sowohl an der Innenfläche als auch an
der Außenfläche des schraubenförmigen Heizgaszuges stattfindet. Vorzugsweise kann
auch der Boden des glockenförmigenWassermantels mitAbstand von dem Wasserraum umgeben,
und an den so gebildeten Zwischenraum ein Austrittstutzen für die Heizgase angeschlossen
sein. Das trägt ebe=nfalls zur Verbesserung der spezifischen Kesselleistung bei.
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Die Erfindung ist an -Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben
und zwar zeigt: Fig. leinen Heizkessel mit einem Feuerraumdruck von etwa 50 bis
100 mm Wassersäule und mit Warmwassererzeuger im senkrechten Mittelschnitt, Fig.
2 eine abgeänderte, besonders für kleine Einheiten mit einem Feuerraumdruck von
etwa 2 bis 5 mm Wassersäule geeignete Bauart dieses Heizkessels und Fig. 3 in vergrößertem.
Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1.
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Der Heizkessel der Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem glockenförnnigen
Wassermantel 2 und dem Wasserraum 1. Der Außenmantel des Wasserraumes 1 wird von
einem stehenden, zylindrischen Mantel 3,
einem: Boden 4 und. einem konkaven
Deckel 5 gebildet. Die innere Begrenzung des Wasserraumes 1
besteht aus einem
waagerecht eingesetzten, ebenfalls glockenförmigen Hohlzylinder, der auf einer Seite
den zylindrischen Mantel 3 durchsetzt und auf der axial gegenüberliegenden Seite
über einen Abzug stutzen 7 mit dem Schornstein. verbu=n=den ist. Im Inneren des
Hohlzylinders 6 ist der glockenförmige Wassermantel 2 mit allseitigem Abstand koaxial
angeordnet. Der Ölbrenner 8, in Hochdruckausführung mit einem Ventilator 10 versehen
und ebenfalls koaxial eingesetzt, ragt in. die vom Wassermantel 2 gebildete Brennkammer
9 hinein. Der Ölbrenner ist an einem Deckel 11 befestigt, der z. B. mittels einer
Keramikplatte 12 wärmeabgedämmt ist und den Hohlzylinder 6 nach außen abschließt.
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Die Flamme des Brenners ist gegen den Doppelboden 13 des glockenförmigen
Wassermantels 2 gerichtet. Die Wärme wird in der Brennkammer 9 im wesentlichen durch
Strahlung übertragen. Die Heizgase nehmen den durch die Pfeile 14 und 15 angedeuteten
Weg, werden also zweimal um je 180° umgelenkt und gelangen so in den Heizgaskanal16
zwischen dem Wassermantel 2 und dem Wasserraum 1 und von hier über den Bodenteil
17 des glockcnförmigen Wassermantels, wie durch Pfeile 18 angedeutet, in den mit
dem Schornstein in Verbindung stehenden Abzugstutzen 7. Zwischen dem Wassermantel
2 und der Wärmedammplatte 12 ist ein scheibenförmiger Zwischenraum 16' vorgesehen,
der die Brennkammer 9 mit dem Heizgaskanal 16 verbindet. Im Heizgaskanal16 ist eine
schraubenflächenartig gewundene Leitwand 19 lose und längsverschiebbar angeordnet,
deren Höhe der radialen Weite des Heizgaskanals nahezu entspricht. Durch die Leitwand
19 wird ein schraubenförmiger Heizgaszug 20 gebildet, der vom Heizgas, wie
durch Pfeile 21 angedeutet,, der Länge nach durchström werden muß. Das Heizgas beaufschlagt
hierbei gleichzeitig den Wassermantel 2 und die an den Heizgaskanal 16 angrenzende
Wand des Wasserraumes 1 unter Wirbelbildung und mit hoher Geschwindigkeit, so daß
.alle Voraussetzungen für einen bestmöglichen Wärmeübergang vom Heizgas zum Kesselwasser
gegeben sind: Zur gegenseitigen Fixierung der einzelnen Windungen.- der Leitwand
19 sind axial verlaufende; durch Bohrungen der Leitwand hindurchgeführte und mit
Gewinde versehene Längsstäbe 22 vorgesehen;, an welchen die einzelnen Windungen.
der Leitwand je mittels zweier Schraubmuttem 23 in ihrer Lage befestigt sind (Fig.
3). Auf diese Weise bildet die Leimwand einen starren Einsatzteil:, der leicht als
Ganzes herausgezogen werden kann. Wenn erforderlich; können die Abstände der einzelnen
Windungen in Strömrichtung der Heizgase sich verkleinernd eingestellt werden, um
in allen Teilen des Heizgaszuges 20
die besten Wärmeübergangsverhältnisse
zu erhalten: Der Wasserraum des Wassermantels 2 steht über ei=nen etwa an tiefster
Stelle angebrachten Stutzen 24
mit dem Wasserraum 1 in Verbindung. Hier tritt
das Wasser in den. unteren Teil des Wassermantels 2 ein, der größtenteils von dem
oberen Teil durch seitliche Wände 25 kleinerer Länge als die des Wassermantels 2
getrennt ist. Das Wasser wird, wie durch die Pfeile 26 angedeutet ist, gezwungen,
an der dem Stutzen 24 gegenüberliegenden Stirnseite in. den oberen Teil. des Wassermantels
überzutreten. Von hier erfolgt -der Abfluß wiederum an der Rückseite über ein Rohr
27, das z. B. in einen am Deckel 5 aufsitzenden, als Warmwasserbereiter dienenden
Brauchwasserkessel 28 hineinragt.
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Vor- und Rücklaufstutzen des Wasserraumes 1 für eine anzuschließende
Sammelheizungsanlage sind mit 37, 38, mit 39 ist der Kaltwasserzulauf-
und mit 40
der Warmwasserablaufstutzen des Brauchwasserkessels 28 bezeichnet.
Mit 42 ist der den ganzen Heizkessel umgebende wärmedammantel bezeichnet.
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Bei dem Heizkessel der Fig. 2 reicht der glockenförmige Wassermantel
2 bis an die Keramikplatte 12 des Deckels 11 heran. Zur Verbindung der Brennkammer
9 mit dem Heizgaskanal 16 ist der glockenförmige Wassermantel 2 im Bereich des ersten
Teiles des durch die schraubenflächenartige Leitwand 19 gebildeten Heizgaszuges
20 ausgeschnitten. Dieser mit 43 bezeichnete Ausschnitt verbindet die Brennkammer
9 unmittelbar mit dem Heizgaszug 20. Der Ausschnitt 43 ist durch die Wandflächen
44 und 45 des Wassermantels 2 und die Keramikplatte 12 begrenzt. Die Abwicklung
des aus dem Wassermantel 2 ausgeschnittenen Teils hat also im dargestellten Ausführungsbeispiel
die Form eines Dreiecks. Die in eine Ebene abgewickelten Kanten der Flächen 44 und
45 bilden zwei Seiten dieses Dreiecks. Die Heizgase verlassen die Brennkammer 9
auf dem durch die Pfeile 46 angedeuteten Weg.