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Heizkessel Die Hauptpatentanmeldung O 8743 X/36 c bezieht sich auf
einen Heizkessel zum Verfeuern flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe in einer im
wesentlichen waagerechten und von einem glockenförmigen, ersten Wassermantel mit
einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand eingeschlossenen Brennkammer, aus
der die Verbrennungsgase in einen von einem den Brennkammerwassermantel mit Abstand
umgebenden und mit dem Brennkammerwassermantel wasserführend verbundenen zweiten
(äußeren) Wassermantel mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenwand gebildeten
Heizgaszug eintreten, diesen auf seiner gesamten Fläche beaufschlagen und anschließend
über eine Rauchgasabzugöffnung abziehen. Ferner ist dieAußenwand des Brennkammerwassermantels
zur Innenwand des zweiten Wassermantels außermittig angeordnet. Die Verbrennungsgasaustrittsöffnung
der Brennkammer verläuft längs einer Mantellinie des Brennkammerwassermantels und
ist wenigstens nahe der größten lichten Breite des zwischen den Wassermänteln eingeschlossenen
Heizgaszuges vorgesehen. Die Rauchgasabzugöffnung aus dem Heizgaszug liegt von der
Verbrennungsgasaustrittöffnung in Umfangsrichtung wenigstens so weit entfernt, wie
die Stelle der geringsten lichten Breite des Heizgaszuges.
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Ferner kann nach der Hauptpatentanmeldung die Rauchgasabzugöffnung
in Umfangsrichtung des Heizgaszuges um etwa 315° gegenüber der Verbrennungsgasaustrittöffnung
der Brennkammer versetzt angeordnet sein, wobei zwischen dieser und der Rauchgasabzugöffnung
in dem Heizgaszug eine Trennwand vorgesehen ist. Auch können auf der Außenwand des
Brennkammerwassermantels und der Innenwand des äußeren Wassermantels in den zwischen
diesen beiden Wänden liegenden Heizgaszug ragende Leitflächen für die Heizgase angeordnet
sein.
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Im übrigen sind Heizkessel mit mehreren ineinander und mit Abstand
voneinander angeordneten Wassermänteln bekannt, die zwischen sich ringzylindrische
Heizgaszüge einschließen, Durchtrittöffnungen für die Heizgase und Trennwände in
den Heizgaszügen zum Festlegen der Strömungsrichtung der Heizgase aufweisen.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Heizkessels
nach der Hauptpatentanmeldung und besteht darin, daß der zweite Wassermantel mit
einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand versehen und mit Abstand von einem
dritten Wassermantel umgeben ist, der eine im wesentlichen zylindrische Innenwand
mit etwa waagerechter Achse besitzt und mit dem zweiten Wassermantel wasserführend
verbunden ist, daß die Innenwand des dritten Wassermantels zur Außenwand des zweiten
Wassermantels so außermittig angeordnet ist, daß die Verbrennungsgasdurchtrittöffnung
im zweiten Wassermantel wenigstens nahe der größten lichten Breite des zwischen
dem zweiten und dritten Wassermantel eingeschlossenen äußeren Heizgaszuges liegt,
und daß die Rauchgasabzugöffnung aus diesem Heizgaszug in dessen Umfangsrichtung
um etwa 315° gegenüber der Verbrennungsgasdurchtrittöffnung im zweiten Wassermantel
versetzt angeordnet und zwischen dieser Durchtrittöffnung und der Rauchgasabzugöffnung
in dem äußeren Heizgaszug eine Trennwand angeordnet ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Verbrennungsgase zweimal den Heizkessel
in Umfangsrichtung, d. h. auf einem langen Weg durchströmen, bevor sie in den Kamin
entweichen, so daß die Verbrennungsgaswärme gut ausgenutzt wird. Ferner wird in
einfacher Weise erreicht, daß sich der Querschnitt der beiden von den Verbrennungsgasen
in tangentialer Richtung, d. h. in Umfangsrichtung, durchströmten Heizgaszüge zwischen
den Wassermänteln in der Strömungsrichtung der Verbrennungsgase über einen großen
Teil ihrer Umfangslänge fortlaufend verkleinert, so daß die Geschwindigkeit der
Verbrennungsgase bei jedem Umlauf über einen großen Teil ihres Weges wenigstens
angenähert gleich bleibt. Dies bewirkt einen hohen, möglichst gleichmäßigen Wärmeübergang
in
den Heizgaszügen. An sich bekannte Leitblecheinbauten in den Heizgaszügen können
unter Beachtung der Brennstoffart vorgesehen werden, um dadurch die Kesselleistung
zu steigern. Trotz des langen Weges der Verbrennungsgase im Heizkessel treten in
den Heizgaszügen nach der Erfindung nur geringe Strömungswiderstände auf.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Heizkessels nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen senkrechten Mittelschnitt
durch einen Heizkessel mit liegenden Wassermänteln, F i g. 2 einen senkrechten Schnitt
nach der Linie II-11 in F i g. 1, F i g. 3 eine andere Bauart des Kessels im senkrechten
Querschnitt und F i g. 4 eine weitere Bauart des Kessels im senkrechten Querschnitt.
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Der Heizkessel nach den F i g. 1 und 2 besitzt einen liegenden, ersten,
inneren Wassermantel 1, der eine Brennkammer 2 bildet und aus zwei zylindrischen
Wänden 3 und 4 besteht. Die Wand 3 ist am rückwärtigen Ende
mit einem Boden 5 versehen, der die Brennkammer 2 abschließt und innen
eine feuerfeste Auskleidung 6 aufweist. Der erste Wassermantel
1
ist in einem Abstand von einem zweiten, ebenfalls liegenden Wassermantel
7 umgeben, der aus zwei zylindrischen Wänden 8 und 9 besteht. Zwischen
den Wassermänteln 1 und 7 befindet sich ein etwa ringzylindrischer,
innerer Heizgaszug 10. Der zweite Wassermantel 7 ist in einem Abstand von
einem dritten, ebenfalls liegenden Wassermantel 11 umgeben, der aus zwei
zylindrischen Wänden 12 und 13
besteht. Zwischen den Wassermänteln
7 und 11 ist ein weiterer, etwa ringzylindrischer äußerer Heizgaszug
14 eingeschlossen. Die Wand 13 ist am rückwärtigen Ende mit einem
Boden 15 versehen. Die Wassermäntel 1, 7 und 11 sind am vorderen
Ende verschlossen, während sie am rückwärtigen Ende offen und dort wasserführend
miteinander verbunden sind. Zwecks guten Wasserumlaufes im Kessel sind die Wassermäntel
unten durch Stutzen 16 und 17 miteinander verbunden. Ferner sind der ersteWassermantel
1 und der zweite Wassermantel 7 oben durch einen Stutzen 18 und der
zweite Wassermantel 7 mit dem dritten Wassermantel 11 durch einen Stutzen 19 verbunden.
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Der dritte Wassermantel 11 ist an seiner höchsten Stelle durch
eine Steigeleitung 20 und an seiner tiefer liegenden Stelle durch zwei Rücklaufleitungen
21 mit einem nicht dargestellten Brauchwassererhitzer verbunden, der vom
Kesselwasser aufgeheizt wird. Auf Grund der Schwerkraftwirkung läuft das Kesselwasser
durch den Brauchwassererhitzer. Der Stutzen 19 ist unterhalb der Steigeleitung
20 angeordnet, so da.ß das im zweiten Wassermantel 7 erhitzte Kesselwasser
unmittelbar in die Steigeleitung 20 einströmen kann. Auf dem ersten Wassermantel
l ist eine Steigeleitung22 angeordnet, die sowohl durch den Stutzen 19 als
auch durch die Steigeleitung 20
mit Abstand hindurchgeführt ist und sich bis
in den Brauchwassererhitzer erstreckt. Durch diese Steigeleitung 22 strömt
das heißeste Kesselwasser aus dem Wassermantel l nach oben, wodurch der Schwerkraftumlauf
durch den Brauchwassererhitzer erhöht wird.
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Die Heizgaszüge 10 und 14 sind am vorderen Ende durch
einen Deckel 23 verschlossen, der einen Brenner 24 trägt. Die Kesselvorlaufleitung
ist mit 25 und die Kesselrücklaufleitung mit 26 bezeichnet.
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Der erste Wassermantel l ist außermittig zum zweiten Wassermantel
7, und zwar in F i g. 2 um 45° nach links unten hin versetzt angeordnet. In der
rechten Hälfte besitzt der erste Wassermantel 1 eine in Richtung einer Mantellinie
verlaufende Austrittöffnung 27, durch welche die Verbrennungsgase aus der
Brennkammer 2 in den inneren Heizgaszug 10
strömen und diesen in Umfangsrichtung
beaufschlagen. Die Gase strömen zuerst durch den langen, sich verengenden Teil des
Heizgaszuges 10 und sodann durch einen kurzen, wieder breiter werdenden Teil.
Durch eine Durchtrittöffnung 28 im zweiten Wassermantel?, die längs einer
Mantellinie dieses Wassermantels verläuft, und gegenüber der Austrittöffnung 27
im ersten Wassermantel um etwa 315° versetzt angeordnet ist, gelangen die Gase in
den äußeren Heizgaszug 14. Zwischen den Öffnungen 27 und 28 ist in dem inneren Heizgaszug
10 eine Trennwand 29 angeordnet, so daß der Heizgasweg im Heizgaszug 10 festgelegt
ist. Durch den wieder breiter werdenden Teil des inneren Heizgaszuges
10 wird erreicht, daß die Gasgeschwindigkeit absinkt und damit die Umlenkwiderstände
beim Umlenken der Gase an der Durchtrittöffnung 28 verringert. Der zweite
Wassermantel ? ist außermittig zum dritten Wassermantel 11, und zwar in F
i g. 2 nach links hin versetzt angeordnet. Auch der äußere Heizgaszug 14 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 Heizgaszuges 14 ist dieser durch eine Rauchgasabzugöffnung
30 mit dem Kamin verbunden. Zwischen den Öffnungen 28 und 30 ist in dem äußeren
Heizgaszug eine Trennwand 31 angeordnet, auch zum Festlegen des Heizgasweges.
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Die F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Heizkessels, bei dem bei
gleicher Lage der Öffnungen 27, 28 und 30 wie in F i g. 2 durch eine
andere außermittige Anordnung der Wassermäntel die Heizgaszüge 10 und
14 so ausgebildet sind, daß sie am Ende ihres wieder breiter werdenden Teiles,
d. h. an der Durchtrittöffnung 28 und an der Rauchgasabzugöffnung
30, eine größere lichte Breite aufweisen als beim Kessel nach F i g. 2. Der
erste Wassermantel 1 ist gegenüber dem zweiten Wassermantel ? nach links hin und
der zweite Wassermantel? gegenüber dem dritten Wassermante111 nach oben hin versetzt
angeordnet. Hierdurch wird insbesondere an der Rauchgasabzugöffnung 30 ein
genügend großer lichter Querschnitt des äußeren Heizgaszuges 14 geschaffen,
dessen Fläche etwa der Querschnittfläche der Rauchgasabzugöffnung 30 entspricht,
so daß vor allem an dieser Stelle mit starker Umlenkung der Gase die Umlenkwiderstände
wesentlich vermindert werden. Da die Temperatur der Verbrennungsgase, die neben
der Gasgeschwindigkeit den Wärmeübergang beeinflußt, in dem letzten Teil des äußeren
Heizgaszuges 14 bereits sehr niedrig ist, hat die erhöhte Zunahme des lichten
Querschnittes dieses letzten Teiles vom äußeren Heizgaszug keinen nennenswerten
Nachteil zur Folge. Der Wärmeübergang an dieser Stelle kann noch dadurch verbessert
werden, daß in dem äußeren Heizgaszug 14 an sich bekannte Leitbleche
32 angeordnet sind, die den Gasweg etwa zickzackartig gestalten.
Die
F i g. 4 zeigt vereinigt die außermittige Anordnung des ersten zum zweiten Wassermantel
wie in F i g. 2 mit der des zweiten zum dritten Wassermantel wie in F i g. 3. Bei
diesem Kessel ist der enger werdende Teil des inneren Heizgaszuges 10 lang. Die
größte Breite des äußeren Heizgaszuges 14 ist jedoch auch bei diesem Kessel dort
vorhanden, wo die Abgase aus der tangentialen Strömungsrichtung in die axiale Strömungsrichtung
umgelenkt werden, so daß an dieser Umlenkstelle niedrige Umlenkwiderstände auftreten.
Die durch die außermittige Anordnung des zweiten und dritten Wassermantels nach
F i g. 3 und 4 geschaffene Verbreiterung des äußeren Heizgaszuges 14 an der Rauchgasabzugöffnung
30 hat besonders bei Heizkesseln mit einer großen axialen Länge und großen
Abgasdurchsatzmengen den Vorteil, daß der Zentriwinkel der Rauchgasabzugöffnung
30, die die Form eines Kreisringsegmentes hat und eine genügend große Querschnittfläche
aufweisen soll, ein gewünschtes, zulässiges Maß nicht zu überschreiten braucht.