DE16067C - Neuerungen an Feuerungsanlagen und Kesseln für Heizzwecke und Dampferzeugung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 36: Heizungsanlagen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom al. December 1880 ab.

Meine Neuerungen und Erfindungen beziehen sich auf Feuerungsanlagen und Kessel zum Gebrauch für Heizungszwecke sowohl als für Zwecke der Dampferzeugung, und haben den Hauptzweck, neben mäfsigem Brennmaterialverbrauch und gleichmäfsiger Wirkung geringe Aufmerksamkeit der Bedienung zu beanspruchen.

Diese Anforderungen erreiche ich:

erstens durch annähernd vollständige Verbrennung;

zweitens dadurch, dafs die Heizfläche des Kessels auch bei einer grofsen Entfernung vom Feuer auf genügend hohen Temperaturgrad gehalten wird;

drittens dadurch, dafs, wenn die Intensität des Feuers abnimmt, der Apparat selbst noch genügend Wärme ausstrahlt;

viertens dadurch, dafs die Theile der Röhren, welche das kühlste Wasser führen, mit den am meisten abgekühlten Verbrennungsgasen in Berührung kommen.

Obige Erfindung besteht in einer Feuerungskammer und langen continuirlichen Zügen, durch welche die Wasserröhren gehen, die die Heizfläche des Kessels bilden. Dieser Zug kann gerade sein oder in Zügen hin- und hergehen, je nachdem der Raum oder Zweck dies wünschenswerth erscheinen läfst.

In folgendem ist eine Construction beschrieben, wie ich sie vorzugsweise ausführe:

Ich wende einen Ofen aus Ziegeln an, den ich mit einer längsweise durchgehenden Wand aus Ziegeln theile. In diese Hauptabtheilungen zwischen den Aufsenmauern und der Zwischenmauer stelle ich mittelst Ziegeln oder Platten noch mehr verticale oder horizontale Längstheilungen her, so dafs ein continuirlicher spiralförmiger Zug von dem Feuerungsherde nach dem Schornstein hergestellt ist, in dem entlang ich die Wasserröhren führe, wie später beschrieben.

Soll der Ofen für Zwecke der Wasserheizung dienen, so lasse ich die Rohre, welche das kältere Rückflufswasser führen, am oberen Ende des spiralförmigen Zuges eintreten und eine Strecke den Kanal abwärts gehen, dann aus dem Ofen treten und wieder hinein durch den Feuerungsraum nach dem unteren Zug gelangen, und mit diesen zusammen bis nahe dem Punkte gehen, wo es aus dem Ofen trat. Bei dieser Anordnung bewegt sich das Wasser in den oberen weniger heifsen Zügen in einer den Verbrennungsgasen entgegengesetzten Richtung und in den unteren und heifseren Zügen in derselben Richtung als die Feuergase.

Für den Zweck eines Dampferzeugers verbinde ich mit dem Ofen einen Wasser- und Dampfbehälter und einen Schlammfang, deren Specialconstruction sich nach den Zwecken der Dampferzeugung richtet.

In beiliegender Zeichnung stellt

Fig. ι einen Vertical schnitt nach der Längenrichtung und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt meiner Feue^ rungsanlage und meines Kessels dar, wie derselbe für Heizungszwecke anzuwenden ist.

Fig. 3 ist ein Verticalschnitt nach der Längenrichtung einer Construction derselben für Dampferzeugung. .

Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt nach x-x der

Fig· 3·

Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Kessels, die Vordermauer weggenommen gedacht.

Fig. 6 ist ein Theil der Vorwänd in Ansicht, und

Fig. 7 eine Detailzeichnung der Rohrstutzen.

Gleiche Buchstaben bezeichnen in allen Figuren gleiche Theile.

Der Boden b, die Decke a, Seitenmauern c und Vorder- und Hintermauern de sind aus Ziegeln und von genügender Stärke hergestellt, um eine Wärmeabgabe nach aufsen zu vermeiden. Der eingeschlossene Raum ist nach der Längenrichtung durch eine Mittelwand f in zwei Theile getheilt; diese Wand geht jedoch nicht ganz bis an die Vorder- und Hinterwand. Zwischen den Seitenwänden c und der Mittelwand/ sind mittelst Ziegel oder Platten horizontale Abtheilungen g, Fig. i, hergestellt. Dieselben sind von dem Feuerungsherde an ansteigend gelegt und an den Vorder- und Hinterwänden so vereinigt bezw. getrennt, dafs ein continuirlich fortlaufender spiralförmiger Zug von der Heiz- und Feuerungskammer h bis zum Schornstein i gebildet ist. Die Ziegel oder Platten, welche die Abtheilungen g bilden, ruhen auf Vorsprüngen an den Seiten- und Mittelmauern, so dafs sie leicht entfernt werden können, ohne die Mauern zu beschädigen, wenn eine Reparatur solches nöthig macht. Die Ziegel oder Platten, welche die Enden der Züge verbinden, ruhen auf Trägern von Eisen, die eingemauert und in der Zeichnung nicht angegeben sind.

Die Hinter- Und Vorderwände sind zweckmäfsig mit Oeffnungen vor den Enden der Züge zu versehen, um einen Zugang für Reinigungszwecke zu gestatten. Diese Oeffnungen sind mit Ziegeln in Thonmörtel zuzusetzen, so dafs man sie leicht öffnen kann, wenn dies erforderlich ist.

Der spiralförmige Zug ist durch eine verticale Scheidewand f^l nochmals getheilt. Diese besteht aus Ziegeln und kann so aufgesetzt werden, dafs sie vertical vom Boden bis zur Decke durchgeht; oder die Ziegel der Wand/¹ können auf die durchgehende Ziegeldecke bezw. Platten der Abtheilungen g^λ gesetzt werden. Die Heizungskammer und deren Decke sind zweckmäfsig aus Chamotteziegeln herzustellen oder zu verblenden, ebenso die unteren Feuerzüge, so dafs die Scheidewände/¹ der oberen Züge auf den Decken aus Chamotte des unteren Zuges gesetzt werden.

Jeder dieser kleinen Züge /^] nimmt ein Wasserrohr auf, wie später näher beschrieben. Die Feuerungskammer h ist mit einem gewöhnlichen Roste versehen; aus der Zeichnung geht' hervor, dafs die Verbrennungsproducte gezwungen sind, durch den ganzen Apparat hin und her in Berührung mit den Mauern zu gehen, so dafs diese viel Hitze aufnehmen; während die in . den Zügen, wie nachher beschrieben, placirten Röhren in directer Berührung mit den Verbrennungsgasen sind.

Obige generelle Beschreibung der Construction bezieht sich auf alle Figuren der Zeichnung.

Die folgende Beschreibung der Einrichtung und Anordnung der Wasserrohre bezieht sich auf Fig. ι und 2 und zeigt die Rohre, wie sie für die Heizungsanlage für ein Gewächshaus angeordnet sind.

Die Röhren /, welche die Rücklaufrohre von der Heizung sind, also das kältere Wasser führen, treten durch die Endwand am unteren Schornstein i in den Ofen, und die Rohre m leiten das erhitzte Wasser fort. Es sind zwei Rohre / vorhanden, welches jedes im Ofen vor den Scheidewänden / sich in zwei Rohre η η theilt. Diese gehen den spiralförmigen Zug entlang abwärts für ein und eine halbe Wendung, wo dann die Rohre durch die Vordermauern gehen, um abwärts durch den Feuerraum in den unteren Feuerzug zu gelangen. Dem Feuerzug, entlang biegen· sie in zwei vollständigen Windungen aufwärts, um bei m durch die Vordeimauer zu gelangen, von wo das heifse Wasser weitergeführt wird.

Die Röhren η sind durch Querstangen ο unterstützt, die in den Mauern stecken. Wie gezeigt, tritt das kühlere Wasser in die Röhren, wo die Hitze am geringsten ist, und geht in einer Richtung, die der der Verbrennungsgase entgegengesetzt ist, so lange, bis sie durch die Vorderwand treten. Durch diese Anordnung kommen die Verbrennungsproducte mit immer kühleres Wasser enthaltenden Röhren in Berührung, je weiter sie nach dem Schornstein gelangen; demnach werden sie ihre meiste Wärme an das Wasser abgeben. Die Röhren gehen durch die Vordermauern in den Feuerungsraum und die unteren stark erhitzten Züge, so dafs das Wasser, welches in den oberen Zügen vorgewärmt war, rasch und stark erhitzt wird, ehe es den Ofen bei m verläfst.

Bei dieser Construction kann das Wasser durch ein starkes Feuer rasch erhitzt werden, wobei zugleich das ganze Mauerwerk des Ofens die überschüssige Hitze aufnimmt. Hiernach kann man das Feuer langsamer brennen lassen, und die strahlende Wärme des Mauerwerks, zusammen mit der Wärme, die durch das langsam brennende Feuer erzielt wird, hält das Wasser lange auf einer Temperatur, die genügend ist, ohne dafs eine besondere Wartung nöthig wäre. Ein paar Stunden lebhaften Feuers genügen, um so viel Wärme in dem Ofen aufzuspeichern , dafs die Temperatur des Wassers

für eine ganze Nacht auf ziemlich gleichmäfsiger Hitze erhalten wird, was besonders für Heizungen von Gewächshäusern wichtig ist.

Nach Anmachen des Feuers werden die Rohre in dem Feuerungsraum bald genügend erhitzt, um Dampf zu erzeugen, aber die Temperatur der Verbrennungsgase wird beim Aufsteigen in die Züge bald reducirt, so dafs sie dort keinen Dampf mehr erzeugen können, aber die Hitze ist, statt wie bei gewöhnlichen Kesseln in den Schornstein zu gehen, von dem Mauerwerk der Züge aufgenommen. Das Mauerwerk, welches den Feuerungsraum umgiebt, sowie ein Theil der unteren Züge wird beträchtlich heifser als der Inhalt des Kessels, so dafs die strahlende , Wärme derselben noch von dem Wasser in den Rohren aufgenommen wird. Bevor die Verbrennungsgase zum Schornstein oder nahe vor denselben gelangen, wird der Kessel durch das directe Feuer, die Verbrennungsgase in den unteren Zügen und die strahlende Wärme des Mauerwerks genügend Wärme aufgenommen haben, um allein den nöthigen Dampf oder das heifse Wasser zu liefern. Dann kann die Rauchklappe fast geschlossen werden, so dafs das schwach brennende Feuer nur so viel oder ein wenig mehr Wärme entwickelt, als dem Kessel entzogen wird. Bei dem schwachen Zuge im Schornstein wird durch denselben nur wenig Hitze entführt.

Infolge der vollständigen Verbrennung wird auch eine Bildung und Ansammlung von säurehaltigem Rufs vermieden, wodurch die Röhren geschützt sind, und der ganze Apparat sehr dauerhaft gehalten ist.

Der Ofen und Kessel ist natürlich für jeden einzelnen Zweck so zu construiren, wie es der gegebene Raum und andere Umstände erfordern.

Für den speciellen Gebrauch als Dampferzeuger wende ich vorzugsweise die Construction und Anordnung der Röhren an, wie sie in Fig. 3 bis 7 dargestellt ist.

Im unteren Theil der Anlage, auf der entgegengesetzten Seite der Mittelwand f, also der Feuerungskammer gegenüber, ist der Wasserbehälter und Schlammfänger A angebracht, der durch die Vorder- und Hinterwand geht, um den Zugang zu erleichtern, und an den Enden mit . Mannlöchern und Deckeln versehen ist. Ueber dem Ofen ist der Dampfsammler B angebracht, der mit Dom, Sicherheitsventil und aller nöthigen Armatur ausgestattet ist. Die Verbindung mit den Wasserrohren ist später beschrieben. Die Rohre η gehen die geneigt liegenden Züge entlang und sind an ihren Enden durch die Querrohre n^l an der Vorderwand und durch die 7z² an der Hinterwand verbunden. Die Querrohre η^l ?z² verbinden demnach jedes mit einer Reihe Rohre η an jeder Seite der Mittelwand. Die Rohre ?z¹»² sind an den Innenseiten der Endwände angebracht; die an der Vorderwand sind durch die Seitenwände weitergeführt und mit den vertical en Rohren/^¹ verbunden, die an gegenüberliegenden Seiten des Ofens angebracht sind. Das Rohr/¹ ist weiter gemacht, da es für Ableitung des Dampfes dient; es ist mittelst der oberen Querröhre /z¹ und der Zwischenröhre q mit dem Dampfbehälter B verbunden.

Die Rohre »' sind mit einer Scheidewand in der Mitte versehen, der obere Theil links von q kann massiv sein, damit die Röhren η rechts und links keine directe Verbindung haben. Die unteren Röhren n¹ brauchen natürlich nur die halbe Länge zu haben, als die anderen, da sie nur mit Röhren η an einer Seite verbunden sind. Sie stellen zugleich die Verbindung mit dem Behälter A her, wie in Fig. 5 zu ersehen.

Ich ziehe es vor, wie dargestellt, zwei Reihen Rohre η durch den Feuerraum und die unteren Züge zu führen, deren eines Ende nach einer vollen Windung in den Zügen mit dem Dampfrohr/¹ verbunden ist.

Am hinteren Ende des Ofens sind die Behälter A und B durch das Rohr r verbunden.

Die Röhren η' η ² sind mit angegossenen Stutzen S versehen, die durch die Endmauern reichen und aufsen mit Deckeln .S¹ verschlossen sind. Sie sind den Oeffnungen für die in n' 11* mündenden Röhren η gegenüber, so dafs man mit einem Reinigungswerkzeuge durch die ganze Länge der Rohre η gelangen kann. Die Oeffnungen für die Stutzen S in den Mauern sind weit genug gelassen, um ein Verschieben durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der Rohre « zu gestatten. Die Oeffnungen vor den oberen Zügen sind aufserdem weit genug gelassen, um ein Reinigen derselben von Rufs und Asche zu gestatten. Wie in Fig. 6 und 7 zu ersehen, ist ein Ring r¹ aus Asbestpappe oder anderem nachgiebigen Dichtungsmaterial um den Stutzen S gesetzt; derselbe ist mittelst der äufseren Platte r², wie in Fig. 7 zu ersehen, gegen einen in das Mauerwerk gesetzten Ring S² gedrückt.

Das Mauerwerk des Ofens und Kessels ist durch die eisernen Säulen t verstärkt, welche oben durch einen Querträger t¹ verbunden sind, an den der Behälter B aufgehängt ist, welcher wiederum die mit ihm verbundenen Quer- und Längenröhren direct oder durch Aufhängestangen trägt, so dafs letztere nicht auf dem Mauerwerk ruhen, sondern sich frei ausdehnen und zusammenziehen können.

Bei der beschriebenen Anordnung ist die Circulation des Wassers folgende:

Von dem Behälter A, Fig. 5, geht das Wasser durch die untere Röhre n^l in die Röhren n, welche durch die Feuerungskammer und unteren Züge gehen, nach den Querröhren n² im hinteren Theil des Ofens (s. Fig. 3), welche die Verbindung mit den Röhren η im unteren Zuge

Claims (6)

der anderen Seite herstellen, durch diese nach den unteren Querrohren n1 an der Vorderseite des Ofens, welche wieder mit dem unteren Ende der verticalen Rohre pJ verbunden sind, wodurch das Wasser gezwungen ist (da die Rohre nach derselben Richtung ansteigen), die Feuerungskammer und die unteren Züge zu passiren, während der gebildete Dampf durch das Rohr p x nach dem Dampf behälter B steigt. Das untere Querrohr »', Fig. 5, welches den Wasserbehälter A mit dem Rohrsystem verbindet, steht ebenfalls mit dem unteren Theil der Röhre p in Verbindung, wodurch die oberen Querröhren ηl an derselben Seite des Ofens als die Feuerungskammer mit Wasser versorgt werden, und da die Querrohre n1 in der Mitte eine. Scheidewand haben und die Rohre η an der hinteren Seite des Ofens von n1 nach /z2 abfallen, während dieselben an der Seite der Feuerungskammer von »' vorn nach n2 hinten ansteigen und die Röhren η1 mit dem aufsteigenden Rohre/1 verbunden sind, ist ein beständiger Wasserflufs vom Behälter A nach jeder Querrohre n1 an der Vorderseite des Ofens und derselben Seite der Mittelwand/ als die Feuerungskammer vorgesehen, welcher durch η und »2 und Röhren η an der gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand/ nach den Querröhren nl und aufsteigendem Rohre/1, Fig. 5, geht, welches das heifse Wasser und den gebildeten Dampf nach dem Dampfsammler B führt, wo der Dampf separirt wird, und das Wasser durch Rohrer, Fig. 3, nach dem Behälter A zurückfliefst. Der Behälter A ist von verhältnifsmäfsig grofsem Inhalt, deshalb ist die Wasserströmung in demselben eine langsame, so, dafs die Unreinigkeiten, welche das Speisewasser mit sich führt, sich leicht absetzen, und von Zeit zu Zeit entfernt werden können. In den Behälter kann aufserdem noch eine Wand u gesetzt werden, die den schnellen Strom des aus Rohr r abfallenden Wassers hemmt, und dadurch das Absetzen fremder Stoffe erleichtert. Da die im Wasser enthaltenen mineralischen Stoffe bei der Verdampfung niederfallen, werden dieselben in den Rohren η sich am stärksten bilden. Da aber in diesen Rohren die Geschwindigkeit des Wassers am gröfsten ist, werden die Stoffe mit fortgerissen, und es finden dieselben in den Querrohren vorn und hinten Gelegenheit, niederzusinken und in den Behälter A zu gelangen. Hierdurch wird das gefährliche Absetzen der fremden mineralischen Stoffe an den feuerberührten Flächen der Rohre« vermieden; dieselben gelangen vielmehr, weit vom Feuer entfernt, in weichem Zustande zum Niederschlag. Dies ist ein Punkt von gröfster Wichtigkeit, und glaube ich, dafs dies in meinen Dampfkesseln vollständiger erreicht wird, als man früher für möglich hielt. Pa τ en t-An s ρ rüche:

1. In Wasserheizapparaten die Anordnung der den Ofen vertical theilenden Mittelwand und der zwischen den Aufsenwänden und der Mittelwand hergestellten horizontalen Abtheilungen, wodurch ein continuirlicher Zug vom Verbrennungsherd nach dem Schornstein gebildet wird, mit den darin liegenden Wasserrohren.

2. In Wasserheizapparaten die Anordnung des durch Mittelwand/ in zwei Haupttheile getrennten Ofens mit oder ohne verticale Zwischenabtheilungen /' und der geneigt liegenden Abtheilungen g, welche einen continuirlichen Zug bilden, in Verbindung mit den Röhren /, m und n.

3. In einem Wasserheizapparate, der mit einem continuirlich vom Feuerungsherde zum Schornstein gehenden Zuge versehen ist, die Anordnung der in dem Zuge liegenden Wasserrohren in der Art, dafs das kühlere Wasser in die Rohre eintritt, welche in dem dem Schornstein am nächsten liegenden, die am meisten abgekühlten Gase führenden Zuge liegen, so dafs das Wasser eine beliebige Strecke weit in einer Richtung fliefst, die der der Verbrennungsgase entgegengesetzt ist; dafs diese Rohre dann durch die Wand des Zuges in den Feuerungsraum und in der Richtung der Verbrennungsgase bis nahe dem Punkt geführt werden, wo sie vorher aus der Vorderwand treten, von wo · dieselben weiter geführt werden.

4. In Wasserheizapparaten und Dampfkesseln die mit einem continuirlichen, vom Feuerungsherde zum Schornstein führenden Zuge versehen sind, die die Wasserrohren in der beschriebenen Weise umschliefsen; die Anordnung des Wasserbehälters A und des Dampf- und Wasserbehälters B in Verbindung mit den Rohren. :

5. In Wasserheizapparaten und Dampferzeugern, die mit continuirlichen Zügen vom Verbrennungsherde zum Schornstein versehen sind, welche die Wasserrohren in der beschriebenen Weise umschliefsen, die Anordnung der Röhren»¹«², welche die Längsröhren η verbinden und mit Stutzen s, die durch Endmauern reichen, versehen sind.

6. Die Combination der getheilten Röhren n¹, der aufsteigenden Rohre pp^x, der Wasserbehälter A und B mit den Rohren η in einem Wasserheizungsapparate und Dampferzeuger, dessen Wasserrohren in einem continuirlichen Feuerungszuge sich befinden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.