DE1804020A1 - Heizkessel fuer Warmwasserheizung - Google Patents

Heizkessel fuer Warmwasserheizung

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DE1804020A1
DE1804020A1 DE19681804020 DE1804020A DE1804020A1 DE 1804020 A1 DE1804020 A1 DE 1804020A1 DE 19681804020 DE19681804020 DE 19681804020 DE 1804020 A DE1804020 A DE 1804020A DE 1804020 A1 DE1804020 A1 DE 1804020A1
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Germany
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heating
boiler
combustion chamber
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Variotherm S A
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Variotherm S A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/285Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged alongside the combustion chamber

Description

  • Heizkessel für Warmwasserheizungen.
  • Die Erfindttng bezieht sich auf einen Heizkessel für Warmwasserheizungen mit mindestens einer Brennkammer für fliissige bzw. gasförmige Brennstoffe und mit der Brennkaiiimer nachgeschalteten sowie im Strömungsweg der Heizgase angeordneten zusätzlichen Heizflächen.
  • Derartige Heizkessel dienen vorwiegend fiir Sammelheizungen in Gebäuden und sind be-reits in vielfältigen Ausführungsformen bekannt geworden. Es soll hierzu nur beisi)ielsweise die deutsche Patentschrift 949 258 bzw. die deutsche Auslegeschrift 1 1o2 368 genannt werden. Die Nachschaltheizflächen snd in allen diesen Fällen deshalb vorgesehen, um den Wärmeinhalt der Heizgase weitestgehend auszunützen und eine Abgastemperatur zu ermöglichen, die gerade noch den notwendigen Auftrieb im Schornstein zum Abzug der abgekühlten Rauch-und Heizgase gewährleistet Die Heizkessel dieser Art erfordern unterschiedslos verhältnismäßig große Abmessungen und damit einen erheblichen Konstruktions-un(i Bearbeitungsaufwand. Sie sind daher nicht nur in der Herstellung teuer sondern erfordern auch bei der Aufstellung entsprechend viel Platz. Infolge ihrer Größe ist auch die Wartung dieser Heizkessel umständlich und zeitraubend. Insbesondere ist jedoch ihre spezifische Heizflächenbelastung mit etwa 12 000 Kcal/m²h niedrig, so daß insgesamt gesehen derartige Heizkessel sehr unwirtschaftlich sind0 Es sind deshalb auch schon Heizkessel für Warmwasserheizungen vgl. z.B die deutsche Auslegeschrift 1 168 929 der Klo 17 f - 5/o7 hoher Leistung entwickelt worden, bei denen eine spezifische Heizflächenbelastung bis zu 50 000 Kcal/m²h erreicht wird. Ein solcher Heizkessel hat kleine Abmessungen und ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet. Die von do-ppel T-förmigen Profileisen ungleicher Flanschbreite gebildeten Heizgaskanäle sind kreisringförmig angeordnet. Itierzu werden die Profileisen an den Längskanten der breiten Flansche flüssigkeitsdicht miteinander verschweißt, so daß eine Inllenrippenrohr entsteht, das außen eine vom Heizungswass-er umspiilbare Mantelfläche aufweist. Im Abstand der Dicke der Wasserschicht von dieser Mantelfläche ist ein Blechmantel vorgesehen, der als Doppelmantel iiber das eille-Ende des Innenrippenrohres hinaus verlängert ist und den Brennraum umhüllt.
  • Wenn auch ein derartiger Heizkessel bei kleinen Abmessungen infolge der großen Umlaufgeschwindigkeit des Heizwassers eine hohe Wärmeleistung gewährleistet, so ist er doch im Endergebnis noch nicht befriedigend. Seine Baulänge ist noch zu groß. Außerdem umhüllt das Innenrippenrohr einen toten Raum, der an den Enden mittels Kappen abgeschlossen werden muß, damit die Heizgase durch die vom Innenrippenrohr gebildeten Heizgaskanäle hindurchströmen müssen. Insbesendere ist jedoch bei diesen Heizkesseln die Abgastemperatur noch zu hoch, selbst wenn der Brennraum in den Totraum des Innenrippenrohres hineinverlegt und die Flamme umgestülpt sowie die Heizgase erst nach einer weiteren Umlenkung in die Heizkanäle eingeführt werden, ganz abgeschen davon, daß eine solche Anordnung einen vielteiligen und damit in der Herstellung unwirtschaftliche Gestaltung erfordert.
  • Demgegenüber bestellt dauer die Aufgabe der Erfindung darin, den bekannten Heizkessel für Warmwasserheizungen mit mindestens einer Brennkammer für flüssigen bzw. gasförnigen Brennstoff und mit dieser nachgeschalteten, im Strömungsweg der Heizgase angeordneten zusätzlichen Heizflächen so auszubilden, daß bei erheblich kleinerem Platzbedarf und Konstruktionsaufwand für den Heizkessel eine wesentlich bzw. mehrfach größere Wärmeleistung gewährleistet wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, das die einer Brennkammer nachgeschalteten Heizflächen von Innenrippenrohrren zum Führen der Heizgase gebildet und bei einer vorwiegend zylindrischen Brennkammer unterhalb dieser angeordnet werden, welche an ihrem dem Heizgaserzeuger für flfissige bzw. gasförmige Brennstoffe zugekehrten sunde nach unten zu einer kastenartigen Nachbrennkammer erweitert ist, in deren Rückwand die einen Enden der mit den anderen Enden in einen Rauchgassammelkasten einmündenden Innenrippenrohre angeordnet sind. Im einzelnen kann hierbei die Ausbildung noch so durchgeführt werden, daß des in gleicher Weise wie die zylindrische Brennkammer liegend vorgesehene und einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisende Innenrippenrohr mit dem Querschnitt hochkant stehend angeordnet ist und daß die seinen Innenraum in Heizkanäle unterteilenden Rippen senkrecht und kammartig auf der Innenseite der beiden hochkant stehenden Seitenwände angeformt sindo Ein Heizkessel dieser Art kann auch so gestaltet werden, daß die von den Innenrippenrohren gebildeten Naehschaltheizflächen des vorwiegend zylindrischen Brennraumes für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe zugleich noch einem weiteren Brennraum für feste Brennstoffe zugeordnet werden, welcher unterhalb des Heizkessels vorgesehen und mit der Nachb:rennkal!lmer des zylindrischen Brennraumes verbunden sowie von dessen nach unten. verlängerten Wassermantel umhüllt ist.
  • Ein auf diese Weise ausgebildeter Heizkessel löst nicht nur in günstiger Weise die Aufgabe sondern zeichnet sich auch durch. einen hohen thermischen Wirkungsgrad aus. Die Ursache ist darin zu sehen, daß ein großer Peil der die Flanme umhüllenden und noch zahlreiche unverbrannte Brennstoffteilchen enthaltenden Heizgase infolge des nach unten durch die Innenrippenrohre hindurch wirkenden Schornsteinzuges nochmals durch den Flarlmenkern hindurch geführt werden, wobei die in den Heizgasen enthaltenden Brennstoffteilchen praktisch restlos verbrennen. Dadurch haben die in die Nachbrennkammer gelangenden Heizase beim Einströmen in die Innenrippenrohre noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur, obwohl sie bereits an den den zylindrischen Brennraum umhüllenden Wassermantel viel Wärme abgegeben haben. Durch eine entsprechende Bemessung der Anzahl der Heizkanale in jedem die Nachschaltheizflächen bildenden Innenrippenrohr ist es dann ohne weiteres möglich, jede gewünschte Temperatur in dem die Heizgase aufnehmenden, und mit dem Schornstein verbundenen Rauchgassammelkasten zu erhalten. Da die Heizkanäle in jedem Rippenrohr übereinander angeordnet sind ist die Anordnung einer beliebigen Anzahl gegeben, ohne daß hierdurch die Abmessungen der Grundfläche des Heizkessels beeinflußt werden.
  • Infolge der sich aus der hohen Wärmeleistung ergebenden kleinen Abmessungen ist der erfindungsgemäß ausgebildete Heizkessel auch außerordentlich wirtschaftlich in der Herstellung und leicht zu warte. Durch die kleinen Abmessungen des Heizkessels ist auch vielseitige Verwendung gewährleistet. Es ist beispielsweise möglich, den Heizkessel auf dem Füllschacht eines weiteren Heizkessels für feste Brennstoffe aufzusetzen, so daß in einfacher Weise ein Zweistoffkessel für Warmwasserheizungen gebildet wird. In diesem Falle sind die Nachschaltheizflächen bzw. die Innenrippenrohre den beiden Brennräumen zugeordnet, die vollständig voneinander unabhängig sind.
  • Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel mit Innenrippenrohren als Nachschaltheizflächen eines ersten Ausführungsbeispieles, Fig.2 einen Querschnitt durch den Heizkessel nach der Linie II-II in Figç1 Fig.3 eine Seitenansicht eines Heizkessels mit zwei Brennräumen eines zweiten Ausführungsbeispieles, Fig.4 die vordere Stirnansicht des Heizkessels nach Fig.3 Der als Ausführungsbeispiel gewählte Heizkessel 11 wird vorzugsweise von einem im Querschnitt etwa rechteckförmigen sowie mit dem Querschnitt hochkant stehenden kastenartigen Gehäuse 12 gebildet, dessen Vorderwand 13 einen abnehmbaren wärmeisolierten Wandteil 14 aufweist.
  • Im oberen Teil dieses Gehäuses ist eine vorwiegend zylin drische und liegend angeordnete sich von der Vorderwand bis nahe an die Rückwand 15 erstreckende Brennkammer 16 vorgesehen, deren hinteres Ende durch einen nach außen durchgewölbten Boden 17 abgeschlossen ist. Dieser Boden ist mittels eines Abstandhalters 18 an der Rückwand des Gehäuses abgestützt. Das mit dem Brennkammerboden verschweißte und die Brennkammer umhüllende Flammrohr 19 ist am vorderen Stirnende iiber den halben oberen Umfang mit dem festen Teil der Vorderwand verschweißt wogegen die Vorderkante der unteren Hälfte des Flammrohres iiber den halben Umfang um die Tiefe T einer sich nach unten erstreckenden Nachbrennkammer 20 zurückgesetzt ist. Der Maiitel der oberen hälfte des Flammrohres ist durch entsprechende an der Vorderwand angeschweißte Seitenwände 21 nach unten verlängert. Beide Seitenwände sind außerdem durch eine an den Umfang des Flammrohres angepaßte lAückwand 22 und durch einen zugleich noch an der Vorderwand befestigten Boden 23 miteinander verbunden, so daß die Brennkammer 1 6 und die Nachbrennkammer 20 gegenüber dem übrigen das Heizwasser aufnehmenden Innenraum des Heizkessels flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.
  • Zentrisch zum Flammrohr 19 ist in dem abnehmbaren Wandteil 14 der Vorderwand 13 ein Heizgaserzeuger 119, z.B.
  • ein Druckölbrenner 24, Gasbrenner od.dgl. angeordnet.
  • Dieser erzeugt eine sich zum Brennkammerboden 17 kegelig erweiternde leuchtende Flamme, die von einem heißen Heizgasmantel umgeben ist. In diesem Heizgasmantel sind jedoch noch zahlreiche unverbrannte Brennstoffteilchen enthalten, die von der Düse z.B. des Druckölbrenners nicht genügend zerstäubt worden sind.
  • An der Rückwand 22 der Nachbrennkammer 21 sind als Innenrippenrohre 25 ausgebildete Nachschaltheizflächen angeschlossen. Diese sind parallel zu dem liegend angeordneten Flammrohr 19 angeordnet und verlaufem demgemäß unterhalb der Brennkammer 16. Mit dem einen Ende durchsetzen die Innenrippenrohre jeweils flüssigkeitsdicht die Rückwand 22 der Nachbrennkammer 20 und mit dem anderen Ende die Heizkesselrückwand 15. Alsdann münden sie in einem Rauchgassammelkasten 26, der über ein Rauchrohr 27 an einem nicht dargestellten Schornstein angeschlossen ist. Dadurch wirkt der Schornsteinzung in der Brennkammer 16 durch die Innenrippenrohre 25 über die Nachbrennkamrner 20 nach unten. Die heißen Heizgase des oberen Teiles der leuchtenden und daher zugleich durch Strahlung wirkenden Flamme werden durch den Flammenkern hindurchgesaugt, so daß die bisher unverbraunten Brennstoffteilchen ebenfalls verbrannt werden. Durch die dadurch bewirkte Temperatursteigerung kommt auch ein großer Teil der unverbrannten Brennstoffteilchen in dem lull;eren Teil der den Flammenkern umhüllenden Heizgase noch zur Verbrennung, so daß die Heizgase in der Nachbrennkammer beim Einströmen in die Innenrippenrohre 25 noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweisen.
  • Jedes Innenrippenrohr 25 hat einen hochkant stehenden rechteckförmigen Querschnitt. Die den Innenräum eines Innenrippenrohres in IIeizgaskanäle 28 unterteilenden Xippen 29 sind senkrecht auf der Iniienseite der hochkant stehenden Seitenwände 30 angeformt, so daß die IIeizkanäle eines Innenrippenrohres übereinanderliegen. Durch diese Anordnung ist es möglich, praktisch beliebig viele Heizgaskänale in einem entsprechend hoch ausgebildeten Innenrippenrohr unterzubringen ohne daß dadurch die Abmessungen der Grundrißfläche des Heizkessels beeinflußt werden.
  • Ein Innenrippenrohr wird von zwei gleich großen kammartig gestalteten Watzprofiien 31 gebildet, die mit der Rippenseite bündig aufeinandergelegt und entlang den Stoßkanten 32 ihrer Außenrippen flüssigkeitsdicht miteinander verschweißt werden. Hierbei haben die Innenrippen gegenüber den Außenrippen eine etwas kleinere Höhe, so daß die beiden Walzprofile 31 lediglich mit den Selimalseiten ihrer Außenrippen spannungsfrei aufeinanderliegen. Ein solches Innenrippenrohr hat eine verhältnismäßig große Heizfläche uiid gewährleistet insbesondere eLne hohe Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase in den Heizgaskanälen, so daß eine spezifische Heizflächenbelastung von etwa 50 000 bis 70 000 Kcal/m²h erreicht werden kann.
  • Beispielsweise bedarf ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Heizkessel für etwa 30 ooo kcal/h abgebbarer Wärmeleitung bei einer Höhe von etwa 600 Millimeter lediglich eine Bodenfläche von etwa 420 x 550 Millimeter ohne Berücksichtigung des angebauten Rauchgassammelkastens 26 Dieser geringe Platzbedarf heruht auf der günstigen Kombination von Brennkammer und Nachbrennkammer im Zusammenhang mit den unterhalb der Brennkammer angeordneten und als Innenrippenrohre ausgebildeten Nachschalteizfläche.
  • Es ist deshalb auch möglich, den lfeizkessel 11 mit einen Heizgaserzeuger fiir flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe auf den zugleich einen Brennraum 33 bildenten Füllschacht eines iiblichen Heizkessels 34 fiir feste Brennstoffe aufzusetzen, vgl. Fig. 3 und 4. Bei einer solchen Ausbildung sind die außerordentlich wirksanlen, von Innenrippenrohren gebildeten Nachschaltheizflächen nicht nur der Brennkammer 16 für flüssige bzw. gasförmige sindern auch dem Brennraum 33 mit dem Rost 35 des zweiten Heizkessels 34 für feste Breunstoffe zugeordnet. Der Brennraum 33 d<s zweiten Heizkessels 34 ist dabei räumlich mit der Nachbrennkammer 20 verbunden, Zugleich ist der Wassermantel 36 des Heizkessels 11 nach unten verlängert und so gestaltet, daß er den Brennraum 33 des zweiten Heizkessels 34 umhüllt. Durch diese Maßnahmen wird in einfacher Weise ein Zweistoffheizkessel geschaffen, der sich durch einen kleinen Bedarf an Grundfläche auszeichnet und in jedem Fall eine hohe Wärmeleistung gewährleistet.
  • Selbstverständlich kann bei dem zweiten Heizkessel 34 an der Stelle eines Rostes 35 für feste Brennstoffe auch ein Gasbrenner oder gegebenenfalls ein Ölbrenner bzw.
  • ein beliebiger Heizgaserzeuger vorgesehen werden. Dementstrechend wird alsdann auch der Brennraum 33 des zweiten Heizkessels 34 gestaltet und der Verwendung des jeweils vorgesehenen Brennstoffes angepaßt.
  • Im übrigen kann in der Brennkammer 16 des Heizkessels 11 für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe die Verbrennung der unverbrannten Brennstoffteilchen in den den Flammenkern umhüllenden Heizgasen praktisch auch vollständig erreicht werden, wenn der zentrisch zur vorwiegend zylindrischen Brennkammer 10 angeordnete Heizgaserzeuger, z.B.
  • ein Druckälbrenner, Druckgasbrenner od.dgl etwas axial nach unten geneigt wird. Dadurch können sich die die unverbrannten Brennstoffteilchen enthaltenden Heizgase lediglich über dem Kern der Flammen bilden, so daß unter Einwirkung des Schornsteinzuges praktisch die gesamten Heizgase durch den Flammenkern hindurchströmen milssen. Außerdem wird eine noch weitergehende Ausnützung des Wärmeinhaltes der heißen Heizgase dadurch gewährleistet, daß der zwischen der Brennkammer 16 und dem Innenrippenrohr 25 vorgesehene Wassermantel 37 bis weit in die Nachbrennkammer 28 hinein verlängert wird, so daß eine wassergekühlte Zunge 38 entsteht, wie diese in stvichpunktierter Linie angedeutet ist. Die vom Heizgaserzeuger gebildete Flamme erhält dadurch eine bessere Führung und kinn nacht vorzeitig in (iie Nachbrennkammer 20 abgelenkt werden. Es ist aber auch möglich, die wassergekühlte Zunge als Zwischenboden über die gesamte Tiefe der Nachbrennkammer bis an die Vorderwand 13, 14 zu erstrecken und zum Abzug der heißen Verbrennungsgase in der Zunge entsprechend große Durckbrüche anzuordnen Eine solche Ausbildung kann auch beim Ausführungsbeispiel hach den Fig. 3 und 4 vorgesehen und in gleicher Weise auch der unterhalb den Innenrippenrohre 25 befindliche und die Decke des Brennraumes 33 bildende Wassermantel 40 bis in die Nachbrennkammer 20 hineinverlängert werden, wie dieses in Fig. 3 in strichpunktierten Linien angedentet ist. Selbstverständlich weist jeder Heizkessel 11 bzw. 34 je ein Anschlußstutzen 41 für die Vorlaufleitung und einen Anschlußstutzen 42 für die Rücklaufleitung des Heizwassers auf, die jedoch oben bzw. unten am jeweiligen Heizkessel beliebig angeordnet sein können

Claims (6)

  1. Patentansprüche.
    1 0 Heizkessel für Warmwasserheizungen mit mindestens einer Breniikammer für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe und mit letzterer nachgeschalteten, im Strömungsweg der Heizgase angeordneten zusätzlichen Heizflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Heizflächen jeder Brennkamnier (16 bzw. 33) von besonderen die Heizgase führenden Innenrippenrohren (25) gebildet und unterhalb der vorwiegend zylindrischen Brennkammer (16) für fliissige bzw. gasförmige Brennstoffe angeordnet sind, welche an ihrem dem Heizgaserzeuger (119) zugekehrten Ende nach unten zu einer kastenartigen Nachbrennkammer (20) erweitert rist, in deren Kückwand (22) die einen Enden der mit den anderen Enden in einem Rauchgassammelkas ten (26) einmündenden Innenrippenrohre angeordnet sind.
  2. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes in gleicher Weise wie die vorwiegend zylindrische Brennkammer (16) für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe liegend vorgesehene und einen rechte ckförmigen Querschnitt aufweisende Innenrippenrohr (25) mit dem Querschnitt hochkant stehend angeordnet ist und daß die seinen Innenraum in Heizkänale (28) unterteilenden Rippen (29) senkrecht und kammartig auf der Innenseite der beiden hochkant tehen<Jen Seltenwände (30) angeformt sind.
  3. 3. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Innenrippenrohren (25) gebildeten Nachschalteizflächen der vorwiegend zylindrischen Brennkammer (16) für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe zugleich noch einem Brennraum (33) fiir feste Brennstoffe eines zweiten Heizkessels(34) zugeordnet sind, welcher unterhalb der Heizkessels (11) angeordnet und mit der Nachbrennkammer (2o) der zylindrischen Brennkammer verbunden sowie von deren nach unten verlängerten Wassermantel (36) umhüllt ist.
  4. 40 Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Flammrohr (19) der zylindrischen Brennkammer (16) zentrisch angeordnete Heizgaserzenger (119) mit seiner längsachse schräg nach unten geneigt ist
  5. 5. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Wassermantel (37) des Heizkessels (1 1 ) zwischen der Brennkammer ( 1 6) und den Innenrippenrohren (25) zungenartig bis in die Nachbrennkammer (20) hineinverlängert und der dadurch gebildete Zwischenboden (38) gegebenenfalls zum Durchströmen der Heizgase mit Durchbrechungen (39) versehen ist.
  6. 6. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Decke über dem Brennraum (33) des zweiten Heizkessels (34) bildende und unterhalb den Innenrippenrohren (25) verlaufende Wassermantel (40) in weicher Weise wie der oberhalb der Innenrippenrohren vorgesehene Wassermantel (37) verlängert und ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2410216A1 (fr) * 1977-11-25 1979-06-22 Werner Henri Chaudieres polycombustible a actions automatiques et simultanees
EP0031571B1 (de) * 1979-12-28 1983-11-23 Braukmann Kessel GmbH Heizungskessel

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FR2410216A1 (fr) * 1977-11-25 1979-06-22 Werner Henri Chaudieres polycombustible a actions automatiques et simultanees
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