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Die Erfindung betrifft einen Zwangsumlaufkessel zum Erwärmen von
im Betrieb nicht siedenden Wärmeübertragungsflüssigkeiten, insbesondere derartigen
Ölen, mit einem Brenner für fließfähige, also flüssige, gasförmige oder staubförmige
Brennstoffe (flüssige und gasförmige Brennstoffe werden bevorzugt), welcher an einer
Stirnseite des Kesselgehäuses, seine Flamme in dieses richtend, angebracht ist,
und einer die Brennerflamme umgebenden Führung für die Flüssigkeit.
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Derartige Kessel sind in stehender und liegender Ausführung bekannt.
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Bei den bekannten liegenden Kesseln dieser Art besteht die Führung
für die Wärmeträgerflüssigkeit aus einem längs einer Schraubenlinie zu einem zylindrischen
Mantel gewickelten Rohr, wobei dieser Mantel dann waagerecht liegt. Eine derartige
Ausbildung ist nicht nur im Hinblick auf die Wärmeübertragung wenig günstig. Sie
hat weiter auch den Nachteil, daß eine Entleerung des Kessels praktisch nicht möglich
ist, es sei denn, man versieht jeden einzelnen Ring des zum Mantel gewickelten Rohres
mit einem gesonderten Ablaß.tSchließlich siad diese bekannten Kessel auch in baulicher
Hinsicht aufwendig.
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Ferner sind liegende Kessel zur drucldosen Erwärmung von Wärmefrägerflüssigkeiten
bekannt, bei welcher die aus einer unter dem Kessel angeordneten Feuerung kommenden
Rauchgase durch eine zylindrische Führung für die Wärmeträgerflüssigkeit strömen.
Die Führung besteht aus zwei Mänteln, zwischen welchen Leitrippen angeordnet sind,
welche die Flüssigkeit in Kessellängsrichtung hin- und herleiten.
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Diese Konstruktion ist insofern nachteilig, als die Wärmestrahlung
der Feuerung nur zu einem kleinen Teil unmittelbar auf die Führung trifft. Auch
ist der Wärmeübergang von den Rauchgasen auf die Führung unzureichend, weshalb man
mehrere derartige Führungen ineinander angeordnet hat, so daß die Rauchgase, die
zuerst die äußerste Führung von außen umspülen, durch einen Spalt zwischen dieser
äußersten Führung und einer zweiten mittleren Führung in einer Richtung, dann durch
einen Spalt zwischen der zweiten Führung und einer inneren Führung in der anderen
Richtung und schließlich durch die innere Führung wieder in der entgegengesetzten
Richtung strömen müssen. Hierbei wird zwar nach dem Verlust eines Teiles der Wärme
in der Feuerung ein guter Wärmeaustausch zwischen Rauchgasen und den Führungen für
die Wärmeträgerflüssigkeit erzielt, der bauliche Aufwand ist jedoch unverhältnismäßig
groß. Auch ist ein sehr starkes Gebläse erforderlich, um die Rauchgase durch die
engen Ringspalten zwischen den Führungen hindurchzusaugen.
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Die Erfindung will einen baulich wenig aufwendigen, liegenden Kessel
der eingangs umrissenen Art schaffen, welcher sich durch günstige Wärmeübertragungsleistung
auszeichnet, leicht entleerbar ist, und die dargelegten Mängel der bekannten Konstruktionen
vermeidet.
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Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die die Brennflamme
umgebende Führung für die Flüssigkeit in der aus der letztbeschriebenen Konstruktion
bekannten Art von zwei zwischen sich die Flüssigkeit führenden Mänteln gebildet
wird, in welchen Leitrippen die Flüssigkeit in Kessellängsrichtung hin- und herleiten,
und daß dieser Führung eine kurz von der dem Brenner abgewandten Stirnseite
des Kessels
angeordnete, von Rippenrohren gebildete, von den Rauchgasen quer durchströmte Rohrwand
vorgeschaltet ist. Die Entleerung des Kessels erfolgt an einer tiefliegenden Stelle
der genannten Führung.
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Auf diese Weise wird das Problem der Wärmeübertragung von der Flamme
auf die Wärmeübertragungsflüssigkeit mit sehr kurzem Rauchgasweg und geringem technischem
Aufwand gelöst. Die Strahlungswärme der Flamme wird voll an die Führung abgegeben.
Durch die Anordnung der Rohrwand kommt man mit einer einzigen Führung der beschriebenen
Art aus, da durch die Vorschaltung der Rohrwand vor die Führung, also dadurch, daß
die zu erwärmende Flüssigkeit zuerst durch die Rohrwand und dann durch die Führung
strömt, eine relativ große Temperaturdifferenz zwischen der Rohrwand und dem Rauchgas
und damit ein besonders guter Wärmeübergang erzielt wird, der durch die Turbulenz
der Rauchgase in der Rohrwand noch verstärkt wird.
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Ein besonderer Vorteil liegt in der leichten Entleerbarkeit der Führung
im Gegensatz zu der bekannten Konstruktion mit schraubenlinienförmigen die Führung
bildenden Rohren. Im Gegensatz hierzu wird bei der in Kessellängsrichtung hin- und
hergeleiteiteten Flüssigkeit eine vollständige Entleerung der Führung mittels eines
einzigen Ablassers an der tiefsten Stelle der Führung ermöglicht.
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Zweckmäßig erweitert sich der Kessel von der Brennerseite zur Rohrwandseite
hin konisch.
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Vorteilhaft verlaufen die Leitrippen abwechselnd so von dem einen
und dem anderen Kesselende her in Kessellängsrichtung, daß die unten in der Führung
eintretende Flüssigkeit auf beiden Seiten zickzackförmig emporsteigt und oben aus
dem Kessel austritt.
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Auf diese Weise wird die natürliche Strömung der Flüssigkeit in der
Führung durch die thermodynamische Strömung des sich immer weiter erwärmenden Öls
unterstützt. Des weiteren können etwa im Wärmeträgeröl befindliche leichte Anteile
nach oben steigen und an der höchsten Stelle ausgegast werden. Selbst wenn es im
Kessel zu einer plötzlichen Dampf-oder Gasentwicklung kommen sollte, so ist dennoch
eine einwandfreie Abführung gewährleistet.
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Da die Wärmeträgerflüssigkeit in den Rippenrohren der Rohrwand nur
vorerwärmt wird, kommt es dort nicht mehr entscheidend darauf an, daß die Flüssigkeit
von unten nach oben strömt. Daher sind vorzugsweise die Rippenrohre der Rohrwand
etwa waagerecht angeordnet und an ihren Enden miteinander zu einer Zickzackschlange
verbunden, die von der Flüssigkeit von oben nach unten durchströmt wird. Unmittelbar
an den Auslaß der Rohrwand ist der Einlaß der die Brennerflamme umgebenden Führung
angeschlossen.
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Die Rohrwand wird vorzugsweise von zwei Reihen vertikal übereinander
angeordneter Rippenrohre gebildet, die gestaffelt angeordnet sind. Dabei ist jedes
Rohr der Rohrwand an einem Ende an das nächsthöhere Rohr der anderen Reihe und am
anderen Ende an das nächstniedrigere Rohr der anderen Reihe angeschlossen. Auf diese
Weise wird ein besonders günstiger Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und der
Rohrwand gewährleistet, da eine intensive Verwirbelung der Rauchgase in der Rohrwand
erfolgt.
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Vorteilhaft verlaufen die beiden Mäntel der Führung für die Flüssigkeit
konzentrisch. Will man
dennoch unterschiedliche Strömungsquerschnitte
für die Flüssigkeit in der Führung schaffen, so kann man dies durch entsprechende
änderung der Abstände der Führungsrippen in der Führung voneinander bewirken.
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Zweckmäßig verläuft die Scheitellinie der Führung für die Flüssigkeit
waagerecht. In diesem Fall ordnet man das in der Regel vorgesehene Ablaßventil für
Flüssigkeit aus dem Kessel am tiefsten Punkt, also an der Verbindungsstelle zwischen
Rohrwand und Führung an.
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Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung als erläuterndes Beispiel beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen liegenden Kessel gemäß
der Erfindung; F i g. 2 zeigt schematisch eine Abwicklung der Führung für die Wärmeträgerflüssigkeit
und in abgeklapptem Zustand die Rohrwand.
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Der gezeigte Kessel besitzt ein konisches Gehäuse 1 mit einem äußeren
Blechmantel 2, der links von dem Kesseldeckel 3 abgeschlossen ist, welcher den Brenner
4 für den Brennstoff trägt. Der rechte Kesselboden ist gewölbt und trägt in der
Mitte den Rauchgasabzug 5. Auch der gewölbte Kesselboden ist außen von einem Stahlblechmantel6
umgeben.
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Zwischen den Stahlblechmänteln2 und 6 und dem inneren Kesselbodenblech
7 und der Führung 8 für die Wärmeträgerflüssigkeit ist als Isoliermaterial Steinwolle
angeordnet. Der Kessel ist auf einem nicht dargestellten Sockel gelagert.
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Der Flanschanschluß 9 für die Zuleitung des als Wärmeträgerflüssigkeit
dienenden Thermoöls befindet sich oberhalb der rechts im Kessel angeordneten Rohrschlangenwand
10, mit der er durch eine Leitung 11 verbunden ist. Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich,
besteht die Rohrwand 10 aus zwei Reihen waagerechter, übereinander angeordneter
Rohre, die an ihren Enden in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise so miteinander
verbunden sind, daß die Rohrwand 10 von oben nach unten durchströmt wird. Zur Erhöhung
des Wärmeübergangs sind die Rohre der Rohrwand als Rippenrohre ausgebildet, d. h.
sie werden jeweils von einer Vielzahl ringscheibenförmiger Rippen 12 umgeben. Am
unteren Ende schließt die Rohrwand 10 mittels des Verbindungsstutzens 13 an die
Führung 8 für das Thermoöl an.
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Die Führung 8 besteht aus zwei konzentrischen Mänteln aus hochwärmefestem
Stahl, zwischen welchen sich Rippen 14 in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise erstrecken.
Diese Rippen sind jeweils auf den inneren Mantel der Führung aufgeschweißt. Der
äußere Mantel ist lediglich übergeschoben. Geringe Undichtigkeiten spielen hier
keine entscheidende Rolle. Wie man aus Fig. 2 erkennt, strömt das Thermoöl in der
Führung 8 zunächst zur Brennseite des Kessels, strömt dann rechts und links in etwas
höhergelegenen Rückführungskanälen wieder zur- Rohrwandseite, dann wieder zurück
zur Brennerseite und so fort, bis es schließlich den Scheitelkanal in der Führung
8 erreicht hat, den es an der Brennerseite durch das Rohr 15 verläßt, welches mit
dem Anschlußflansch 16 versehen ist.
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Bei dieser Anordnung erfolgt die Erwärmung des Öls in der Rohrwand
primär durch Wärmeübertragung durch Konvektion, während die Erwärmung in der Führung
8 durch Wärmeübertragung durch Strahlung erfolgt.
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Am tiefsten Punkt des Gehäuses ist ein Siphonrohr 16' angeschlossen,
welches mit einer nicht brennbaren Flüssigkeit gefüllt ist. Dieses Rohr dient dazu,
um durch eventuelle Undichtigkeiten im Innern des Kessels austretendes Heizöl oder
Thermoöl aus dem Kessel austreten zu lassen.
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An den Stutzen 13 ist ein Ablaufrohr 17 angeschlossen, welches mittels
eines geeigneten Ventils verschlossen ist.
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Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich, ist dem konzentrisch in
dem Kesselboden angeordneten Rauchgasabzug 5 eine Prallplatte vorgeschaltet, welche
im Durchmesser und in ihren Abständen zum Rauchgasabzug einerseits und zur Rohrwand
andererseits so bemessen ist, daß sie ein übermäßig rasches Durchströmen der zentralen
Teile der Rohrwand, die unmittelbar vor dem Rauchgasabzug liegen, verhindert und
den Rauchgasstrom möglichst gleichmäßig über die ganze Rohrwand verteilt.
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Um zu verhindern daß ein Teil der Rauchgase sich außerhalb der mit
Rippen 12 versehenen Teile der Rohre 11 der Rohrwand zwischen dieser und der Führung
8 vorbeibewegt, ohne seine Wärme an die Rippen 12 abzugeben, ist vorteilhaft eine
lediglich in Fig. 2 angedeutete Schablonenplatte 19 vorgesehen, welche die Räume
zwischen den gerippten Teilen der Rippenrohre und der Führung 8 abdeckt, so daß
praktisch der ganze Rauchgasstrom zwischen den Rippen der Rippenrohre hindurchströmen
und dort seine Wärme abgeben muß.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß der Kessel gemäß der
Erfindung vorteilhaft so gelagert wird, daß seine Obertangente waagerecht verläuft,
wobei dann also die Mittellinie des Kessels vom Brenner her leicht schräg nach unten
geneigt ist.
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Patentansprüche: 1. Liegender Zwangsumlaufkessel zum Erwärmen von
im Betrieb nicht siedenden Wärmeübertragungsflüssigkeiten, insbesondere derartigen
Ölen, mit einem Brenner für fließfähige Brennstoffe, welcher an einer Stirnseite
des Kesselgehäuses, seine Flamme in dieses richtend, angebracht ist, und einer die
Brennerflamme umgebenden Führung für die Flüssigkeit, d a d u r c h gekennzeichnet,
daß die die Brennerflamme umgebende Führung für die Flüssigkeit in an sich bekannter
Weise von zwei zwischen sich die Flüssigkeit führenden Mänteln gebildet wird, in
welchen Leitrippen die Flüssigkeit in Kessellängsrichtung hin- und herleiten, und
daß dieser Führung eine kurz vor der dem Brenner abgewandten Stirnseite des Kessels
angeordnete, von Rippenrohren gebildete, von den Rauchgasen quer durchströmte Rohrwand
vorgeschaltet ist, wobei die Entleerung des Kessels an einer tiefliegenden Stelle
der genannten Führung erfolgt.
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2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er sich von
der Brennerseite zur Rohrwandseite hin konisch erweitert.