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Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel für Befeuerung mit
strömendem Brennstoff mit einem von einer zylindrischen Wand begrenzten, an seinem
einen Ende mit einem. Brenner versehenen und an seinem anderen Ende offenen Flammraum
und mit einer den Flammraum mit Abstand zur Bildung eines Verbrennungsgaszuges umgebenden
und mit der Flammraumwand über Rippen in wärmeleitender Verbindung stehenden inneren
Wand eines Wasserraums, wobei die aus dem offenen Ende des Flammraums austretenden
Verbrennungsgase nach Umlenkung um 180° in dem Verbrennungsgaszug zum brennerseitigen
Ende des Kessels strömen.
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Bei einem solchen bekannten Heizkessel wird die Flammraumwand durch
ein aus einem hitzebeständigen Material bestehendes Rohr verhältnismäßig großer
Wandstärke .gebildet, an dessen Außenseite zur Bildung entsprechender äußerer Rippen
im Querschnitt etwa kreisbogenförmige Längsnuten vorgesehen sind. Die somit sternförmig
nach außen gerichteten Rippen liegen mit ihren Außenkanten am Innenumfang einer
das Rohr aufnehmenden vom Kesselwasser beaufschlagten Wand an. Ungünstig ist bei
diesem Kessel, daß eine genaue Bearbeitung der genannten Rippen erforderlich ist,
wenn eine innige Berührung der Rippen mit der vom Kesselwasser beaufschlagten Wand
zur Erzielung des gewünschten Wärmeübergangs durch Leitung von den Rippen auf die
genannte Wand erreicht werden soll. Trotzdem bleibt es weiterhin schwierig, bei
den beträchtlichen Temperaturbeanspruchungen der beim Betrieb rotglühend werdenden
Flammraumwand den erwünschten Wärmeübergang von der Flammraumwand auf das Kesselwasser
bei den unterschiedlichen Betriebsverhältnissen des Kessels sicherzustellen. Ferner
ist bei diesem Kessel ein vollständiges Ausbrennen der Flamme im Flammraum nicht
vorgesehen und auch nicht erwünscht, da durch das verhältnismäßig schlechte Abfließen
der Wärme mit unzulässig hohen Temperaturen an der Flammraumwand zu rechnen wäre.
Bei dem bekannten Kessel sind daher zur Erzielung eines genügenden-Ausbrennens der-
Flamme und einer möglichst vollständigen übertragung der in den Verbrennungsgasen
enthaltenen Wärme an das Kesselwasser weitere, dem Verbrennungsgaszug nachgeschaltete
und den Kesselwasserraum durchsetzende Verbrennungsgasrohre notwendig, durch welche
die aus dem durch die genannten Längsnuten gebildeten Verbrennungsgaszug austretenden
Verbrennungsgase nach - 'eindr " drneuten Umlenkung zu dem andernends befindlichen
Gasaustritt des Kessels strömen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel-zu
vermeiden und den Wärmeübergang von der Flammräumwand auf den Wasserraum so zu verbessern,
daß im Flammraum ein vollständiges Ausbrennen der Flamme mit geringem Luftüberschuß
und entsprechend erhöhter Temperatur und verbessertem Wirkungsgrad möglich ist.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Wand des Flammraums in an sich bekannter Weise aus in dessen Längsrichtung verlaufenden,
einander berührenden oder fast berührenden Verbreiterungen der inneren Rippenränder
besteht und daß die Rippen in lamellenartiger Anordnung mit der inneren Wand des
Wasserraums in einer den Wärmefluß nicht beeinträchtigenden Weise verbunden ist,
so daß sie bei allen Betriebszuständen eine niedrigere Temperatur aufweisen als
die Verbrennungsgase. #-Durch eine solche Ausbildung des Kessels wird zugleich der
Vorteil der Vereinfachung durch Weglassen besonderer Verbrennungsgasrohre erzielt,
wobei durch die nur einmalige Umlenkung der Verbrennungsgase der weitere Vorteil
eines geringen verbrennungsgasseitigen Kesselwiderstandes gegeben ist. Infolge des
vollständigen Ausbrennens der Flamme und einer entsprechend hohen Flammentemperatur
kann der Luftüberschuß bis auf 10%, entsprechend etwa .14% C02 Gehalt der Abgase,
gesenkt werden, was einen Wirkungsgrad von über 90% ergibt. Die lamellenartige Anordnung
der Rippen und deren unmittelbare Verbindung mit der inneren Wand des Wasserraums
gewährleistet außerdem, daß die Rippen eine verhältnismäßig niedrige Temperatur
aufweisen, so daß auf die Verwendung wärmebeständiger Werkstoffe hierfür verzichtet
werden kann.
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Die vergleichsweise geringe Wandstärke der Rippen gestattet beim Inbetriebsetzen
des Brenners ein rasches Erreichen der Betriebstemperatur im Flammraum des Kessels,
so daß Verluste infolge schlechter Verbrennung durch zu starkes Abkühlen der Flamme
an den ungenügend erwärmten Flammraumwänden weitgehend vermieden werden.
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Innenrippen eines Rohres mit .verbreiterten Innenrändern sind zwar
bereits bekannt. Sie dienen bisher jedoch nur zur Verbesserung der Wärmeübertragung,
nicht aber als Mantelfläche eines Flammraums zur Erzielung eines genügenden Ausbrandes
der Brennstoffteilchen und damit zur Vermeidung einer Unterkühlung der Flamme. Bei
einem ein solches Innenrippenrohr aufweisenden bekannten Kessel ist innerhalb des
Rohres vielmehr ausdrücklich ein Verdrängerkörper vorgesehen, der den Eintritt der
Verbrennungsgase in den rippenfreien Innenraum verhindert. Die Erfindung konnte
deshalb durch diesen Stand der Technik nicht nahegelegt sein. .
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Rippen
in an sich bekannter Weise aus ungleichschenkligen U-förmigen Blechstreifen, deren
äußere und zugleich breitere Schenkel aufeinanderfolgend zusammengeschweißt die
innere Wand des Wasserraums und deren innere schmalere Schenkel die Wand des Flammraums
bilden. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein homogener Materialzusammenhang zwischen
den Rippen und der inneren Wand des Wasserraums, sondern auch noch der weitere Vorteil,
daß zur Gewährleistung des guten Wärmeüberganges auf jegliche mechanische Bearbeitung
der Flammraumwand bzw. der inneren Wasserraumwand verzichtet werden kann.
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Andere in den Unteransprüchen gekennzeichnete Ausgestaltungen der
Erfindung betreffen unterschiedliche konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäßen
Kessels.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechenden liegenden Kessel, F i g. 2 den Kessel gemäß F i g. 1 in einem Querschnitt,
F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch einen stehenden Kessel
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte, dem ersten
Ausführungsbeispiel
entsprechende Kessel weist an seinem linken Ende einen Ölbrenner l auf, dessen Flamme
2 im inneren rippenfreien zylindrischen Flamrnraum 3 eines nachstehend noch näher
beschriebenen Innenrippenrohres brennt. Die durch Pfeile 4 angedeuteten Verbrennungsgase
strömen entgegen der Flammenrichtung durch den ringförmigen Rippenraum 5 des Innenrippenrohres
und geben dabei ihre Wärme über die Rippen an die innere Wand 6 des Wasserraums
7 und damit an das Kesselwasser ab.
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Die durch die Außenwand des Innenrippenrohres gebildete Innenwand
6 des Wasserraums 7 ist in einem gewissen, die Bildung des Wasserraums zulassenden
Abstand von einem konzentrischen Rohr 8 größeren Durchmessers umgeben. Dem Kessel
wird das Wasser durch den Rücklauf 9 eines im übrigen nicht dargestellten Wasserkreislaufes
zugeführt und durch den Vorlauf 10 aus dem Kessel abgeführt.
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Nach dem Durchtritt durch den Rippenraum 5 des Innenrippenrohres sammeln
sich die Heizgase in einem Ringkanal 11 und ziehen durch ein Rauchrohr 12 in den
Schornstein ab. An seinem vorderen, gemäß F i g. 1 linken Ende ist der Kessel durch
einen einfachen, ebenen Boden 13 geschlossen, der an der Stelle einer mittleren
öffnung den Ölbrenner 1 aufnimmt. Am anderen Ende ist der Kessel durch einen Doppelboden
geschlossen, dessen innerer Boden 14 an die Innenwand 6 des Wasserraums und dessen
äußerer Boden 15 an das äußere Rohr 8 angeschweißt ist. Der Zwischenraum zwischen
beiden Böden 14,15 ist mit Wasser ausgefüllt und bildet damit einen Teil des Wasserraums
7. Außen ist der ganze Kessel schließlich durch eine Isolation 16 gegen Wärmeverluste
geschützt.
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Der Aufbau des Innenrippenrohres ist insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich.
Das Rohr ist aus einer Vielzahl von ungleichschenkligen U-Blech-Profilen zusammengesetzt,
deren breitere, außenliegende Schenkel 19 faßdaubenartig verschweißt sind
und somit die innere Wand 6 des Wasserraums 6 bzw. die Außenrohrwand des Innenrippenrohres
bilden. Die schmaleren Schenkel 17 bilden in der dargestellten Aneinanderreihung
einen nahezu dichten Innenrohrteil, der über die die eigentlichen Rippen bildenden
Stege 18 der U-Blech-Profile mit den äußeren Schenkeln 18 verbunden ist.
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Bei dem in F i g. 3 dargestellten, dem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechenden stehenden Kessel ist der Ölbrenner 20 am oberen Ende des Innenrippenrohres
angeordnet, so daß seine Flamme 21 in den rippenfreien, zylindrischen Hohlraum des
Innenrippenrohres nach unten hineinbrennt. Die durch Pfeile 22 angedeuteten Heizgase
kehren am unteren Ende des Rippenrohres um und durchströmen den Rippenraum 23 von
unten nach oben, sammeln sich dann im Ringkanal 24 und verlassen den Kessel durch
das Rauchrohr 25.
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Beim Kessel in stehender Ausführung ist es nicht nötig, das dem Brenner
gegenüberliegende Ende des Kessels wassergefüllt und damit gekühlt auszuführen,
weil es bei dieser Ausführung des Kessels an dessen tiefster Stelle liegt und Wärme
dorthin im wesentlichen nur durch Strahlung übertragen werden kann. Es genügt deshalb,
dieses Ende durch ein Blech 26 zu verschließen, das in einigem Abstand von einer
Isolierkappe 27 angeordnet ist, deren dem Blech 26 zugekehrte Oberfläche zur Verhinderung
der Strahlungsübertragung mit Aluminiumfolie oder sonst einem geeigneten Material
sehr niedriger Strahlungszahl verspiegelt ist. Gegenüber dem Kessel nach den F i
g. 1 und 2 weist dieser Kessel im übrigen lediglich noch ein Flammrohrfutter 28
aus Schamotte oder anderem feuerfestem Material auf, das bei bestimmten Brennerkonstruktionen
zur Erhöhung der Flammentemperatur erwünscht sein kann, aber nicht notwendigerweise
zum Kessel gehört.