DE2128505A1 - Heizanlage - Google Patents

Description

Heizanlage

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Heizanlagen und insbesondere auf Anlagen zur 2x*hitzung von Wasser und zur Erzeugung von Dampf, und auf deren Bestandteile,

Die in der Technik bekannten Anlagen zur Erhitzung von Wasser und Erzeugung von Wasserdampf haben im Verhältnis zu ihrer -thermischen Leistung einen verhältnismäßig großen Raumbedarf. Bei gewissen fortschrittlichen Arten derartiger Anlagen werden verbrennbare und verbrannte Gase mit hoher Geschwindigkeit durch die Anlagen geschickt, so daß sie sehr viel kleiner und gedrängter ausgeführt werden können«, Bisher bestand jedoch eine technische Begrenzung dafür, wie klein und dennoch wirtschaftlich in ihrer Herstellung Wirkungsweise sein können, um eine genügend hoho thermische Leistung unter Beibehaltung

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MDNCHEN 2, TH E R ES I E N STRAS S E 33 ■ Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbanlc München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 143397

Oppenauer Büro! PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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von Vorteilen der größeren .mlagen zu erzielen, einschließlich des leichten Zugangs zur lieinigun??· von i.ärnieauotauschrohren, ;:um .Austausch dieser Rohre und zur einfachen Entfernung von .tichlamm. Es bestand ein besonderer Bedarf an einer neuen Generation gedrängterer Heizsystem, die billig hergestellt v.'erden können und die oben genannten Vorteile der größeren Heizsystemarten haben.

Die beschriebene Heizanlage ist, obwohl sie besonders als Wassererhitzungsanlage geeignet ist, auch auf die Erhitzung anderer Flüssigkeiten und die Erzeugung von Dampf anwendbar»

Diese Anlage ist zum Teil dadurch gekennzeichnet, daß sie in außerordentlich gedrängter Bauweise ausgeführt ist und in der Lage ist, einen Strom verbrennbarer Gase mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zu verwenden, um über einen weiten Bereich eine sehr hohe Kilowattstundenleistung zu erzielen. Bei einer Ausführungsform sind Gebläseeinrichtungen vorgesehen, um die Gase durch das hohle, poröse Brennerelement, an den Wärmeaustauscherelementen und aus der Anlage herauszupressen. Durch dieses Brennerelement werden eine Vielzahl von Verbrennungs— zonen gebildet, und bei einer Ausführungsform sind in den Strömungswegen Prallvorrichtungen vorgesehen, um ihre Länge und Anzahl zu erhöhen, um die Wirbelbildung und Vermischung zu fördern und um Wärme zurück in die Vielzahl der Verbrennungszonen zu strahlen, wodurch das für die vollständige Verbrennung erforderliche Volumen verringert wird. Vorzugsweise veflaufen die Kanäle so in Winkeln, daß die Verbrennungsgasθ die (den Schirm umgebenden) Wärmeaustauscherelemente in einem Winkel oder tangential schneiden, um den Wärmeaustausch-Strömungsweg und den Wirkungsgrad zu erhöhen« Die Elenente können mi^ftippen und mit oder ohne Prallelemente versehen sein· Es ist ein Teil der vorliegenden Erfindung, für Wärmeaustauscherelemente Prallvorrichtungen zu schaffen, die verbesserte Form aufweisen, um eine erhöhte dasturbulenz hervorzurufen» Rückführleitungen

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können an den Umfangen dieser Elemente angeoi~diiet sein und durch Kopfteile mit diesen verbunden sein, um eine thermische Umwälzung für das Wärmeübertragungsmediuni (Wasser) hervorzurufen, was besonders vorteilhaft ist, wenn keine äußeren Pumpeneinrichtungen vorgesehen sind. Ferner gestattet die Anlage den leichten Zugang zur Reinigung der Wärmeaustauscherelemente, für- deren Austausch und für die Entfernung von Schlamm.

In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind, sind,

Fig. 1 eine schematische Seitenrißansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizanlage, wobei zur Veranschaulichung der inneren Ausbildung der Anlage bestimmte Teile weggelassen s ind,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Heizanlage,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 3A eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Stapels der Brennerelementscheiben,

Fig. k eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie k-k in Fig. 3,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie 5-5 in Fis. 3A,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie 6-6 in Fig. 3A,

Fig. 7 eine vex'größerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie 7-7 in Fig. 3A,

Figo 8 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Teils des in Fig„ 1 gezeigten Brennerelements,

Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer abgewandelten Form eines Teils des erfindungsgemäßen Brennerelements,

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Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 9 gezeigten Brennerelenients,

Fig. 11 eine Schnittansichi entlang der Schnittlinie 11-11 in Fig. 10,

Fig. 12 eine schematische perspektivische Teilansicht einer weiteren .lusführungsforin des Brennerelements der erf induiigsgemäßen Anlage,

"Figo 13 eine schematische Teil Schnittansicht einer Doppelreihe von Warmeaustauscherelementen mit und ohne Rippen in der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. Ik eine schematische Schnittansicht von Tvärmeaustauscherelementeii, bei denen Prall vorrichtungen mit verbesserter Form Verwendung finden,

Fig. Ip eine schematische Schnittansicht, in der die

Verwendung von Rückfiihrleitungen in Zuordnung zu den Tv'ärnieaustauscherelemeuten in der erXindungsgemäßen Anlage veranschaulicht ist,

Fig. l6 eine vergrößerte, schematische_y perspektivische Teilansicht einer abgewandelten Anordnung von Wärmeaus tauschere lementen und Endkatumer-Iiingen mit Prallvorrichtungen fiii Mehrfachumwälzung von Vassei¹ oder anderen Flüssigkeiten in geschlossener Schleife,

Fig. IA eine schenjatische Seitenrißansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der* erfindungsgemäßen Heizanlage, wobei einige Teile weggelassen sind, um die innere -Ausbildung der Anlage zu zeigen, und

Fig. 2A eine vergrößerte Teilschnittansieht der in Fig. IA gezeigten Heizanlage.

Fig. 1 der Zeichnungen veranschaulicht schematisch in Seitenrißansicht mit teilweise weggelassenen Teilen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Heizanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Vie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Heizvor-

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iicl?tun;c 20 vorgesehen, nie eine mittlere Gnszufuhrzone 22 ui;!.-'-:ilit, nit der eine Gasziiiuhrlei tuny 24 verbunden ist, die von einem GeblUse 20 kouufc. Die Zone 22 ist durcl· ein Brennerelewent 28 umgrenzt, das vorzugsweise zylindrische Form hat. Eine lioiiie von wäriiieaTistaui-.eherclementen 30 umgibt vorzugsweise das ürennerelement 28 und befindet sich in Abstand nach utiBen von diesen, um eine Gasverbrennungskaminei- 32 zu bilden. Uingförmige -Jndkavuiern 3'i urn.i jC< verbinden die Elemente 30 Mn-'."; sind ihrerseits mit einer ivasserzufuhreinrichtung (nicht rezeigt) durch die Endkammer 34 und einer Ileißwasserabfiihroinriohtun^ (v.icht gezeigt) durch die Eiidlca..!jner 36 verbunden. Schichten 37 und 39 aus feuerfestem Stoff (wie Z₀B. Silika usKc) üind im den unteren bzw. oberen Enden des Bremierelements 1:3 innerhalb uer iindkaimoern jh bzvi, 36 angeordnet. Die Schicht 39 weist eine Öffnung ;uif, durch die die Leitung 24 verläuft. Die Schichten 37 iiud 39 sind durcli wäriiieisolierende Schichten 41 bzw. 43 hinterlegt, die beispielsweise aus Mineralwolle ο«.dgl. hergestellt sind.

Ein Raum 3& ist zwischen den Eleraenten 30 und einem isolierten Mantel 40 gebildet, der aus zwei in Abstand voneinander befindlichen "<uinden 42 und 44 besteht, die an ihren unteren Enden mit einer Grundplatte 46 verbunden sind, die auf Tragfüßen 48 aufliegt, und die an ihren oberen Enden mit einem ähnlich ausgebildeten Mantel 50 verbunden sind, der aus Wänden 52 und 54 besteht. Ein Lufteinlaü 55 steht in Verbindung mit einem Kanal 58 zwischen den ./änden 42 und 44 und einem damit verbundenen Kanal 60 zwischen den Wänden 52 und 5^· Diese Kanäle sind ihrerseits mit einer Einlaßleitung 62 verbunden, die zu.einem Gebläse 26 führt, das außerhalb der Mantel 40 und 50 angeordnet ist. Eine (nicht gezeigte) Einrichtung zur Verbrennungszündung ist ebenfalls vorgesehen. Ferner ist eine GaöHuslaßleitung 64 vorgesehen, wie es in Fig. i gezeigt ist.

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Die Mäntel 40 und 50, die Grundplatte 46, die Füße 48, die Leitungen 24, 62, 64 und dAs Gebläse -5 können aus jedem geeigneten herkömmlichen Stoff, wie z.B. Stahl, Eisen usw. in bekannter Weise hergestellt werden. Das Gebläse 26 kann :.n jeder geeigneten i/eise angetrieben werden. Es liefert brennbares Gas (Luft oder Sauerstoff und Erdgas, usw.) mit hoher Geschwindigkeit, z.B. mit 7,844 l/sec für ein Aggregat mit einem enthaltenen Gesamtvolumen von 124,6 1 und mit einer Leistungsfähigkeit von 201700 kcal/h₀

Brennerelement

Das Element 28 ist in einer vergrößerten Teilansicht in Fig. 2 deutlicher veranschaulicht-, Dieses Element kann beispielsweise mehrere übereinandergestapelte feuerfeste Blöcke umfassen, die Scheiben 66 bilden, welche mehrere Verbrennungskanäle 68 umgrenzen, die in Verbindung mit der Zone und dem Raum 70 zwischen dem Schirm 28 und den Elementen 30 stehen, wie es in den Fig, 1 und 2 gezeigt ist, Andererseits kann das Element 28 auch aus einem einzigen Stuck aus feuerfestem Stoff hergestellt sein, das in geeigneter Weise gemäß der nachfolgenden Beschreibung mit Löchern und Öffnungen ver-r sehen ist. Die Scheiben 66 können aus jedem geeigneten feuerfesten Stoff, wie z.B. gehärtetem Ziegel, Silikablocken usw. hergestellt werden.

Die Kanäle 68 sind mit erweiterten Verbrennungszonen 72 versehen, in denen die Verbrennung eingeleitet wird, beispielsweise durch bekannte elektrische Zündungseinrichtungen (nicht gezeigt) od.dgl. Die Scheiben 66 werden in senkrecht übereinandergestapeltem Verhältnis beispielsweise durch Bolzen 7h zusammengehalten, die durch die Scheiben verlaufen (Fig. 3A, Bolzen 7^A), und an diesen durch Muttern 76 (in Fig. 3A Muttern 76A) befestigt. Die Fig. 3 und 3A zeigen den Abstand_a in dem diese Befestigungsmittel voneinander liegen. Wenngleich

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die Kanäle 68 in jeder geeigneten Weise gebildet werden können, wie z.B. durch Ausbohren der Mitte jedes Blockes oder jeder Scheibe in dem Stapel, ist es bevorzugt, die Scheiben 66 so zu gießen oder in anderer Weise auszubilden, daß die oberen und unteren * lachen jeder Scheibe mit den angrenzenden Flächen der benachbarten Scheiben 66 in dem Stapel zusammenwirken, um die Kanäle 68 und die Zonen 72 zu bilden.

Vorzugsweise ist das Brennerelement 28 hohl und zylindrisch, wie es in den Fig. 3 und 3Λ gezeigt ist, wobei die Kanäle 68 (68A in Fig. 3A) gleichmäßig um das Brennereleraent verteilt sind. Ferner ist vorzugsweise jeder derartige Kanal so ausgebildet, daß er einen schmalen inneren Kanal 78 zwischen der Zone 22 und der Zone 72 (in Fig. 3A Kanal 78A, Zone 22A und Zone 72A) bildet. Der äußere Umfang jeder Zone 72 (oder 72A) wird durch eine Pufferplatte 80 (oder 8OA, in Fig. 3A) begrenzt, die so angeordnet ist, daß die Verbrennungsgase, die nach außen strömen, in mehrere Ströme abgelenkt werden, die von dem Element 28 tangential durch winklige Kanäle 82 zwischen den Platten 80 (Fig. 5) strömen, um ini^färmeaustauscherelementen 30 in spitzem Winkel oder tangential in Berührung zu treten, um den Strömungsweg dieser Gase zu erhöhen, die turbulente Vermischung zu erhöhen, Laminarströmung auszuschalten und den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches mit den Elementen 30 zu erhöhen,

Fig. k zeigt die schmalen Kanäle 78; Fig. 5 zeigt die winkligen Kanäle 82a und die Pufferplatten 80a; Fig. 6 zeigt Kanäle 73a, die größeren Durchmesser als der Kanal 78 (Fig. 3) haben, und Fig. 7 zeigt die Kanäle 7Sa, die Zone 72a und die Pufferplatte 80a. Eine schematische perspektivische Teilansicht ist in Fig. 8 gezeigt, in der die Kanäle 78 und 82 und die Pufferplatten 80 zusammen mit den VerbrennungsZonen 72 gezeigt sind. Es ist ersichtlich, daß die Scheibe 66, wie in den Fig. 8 und in Fig_e 3 gezeigt, um denjenigen Teil

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ausgespart ist, der den Kanal 78 enthält, so daß der Teil in jedem Fall die Form einer nach innen gerichteten Düseaannimtut. Es ist erforderlich, daß der Kanal 78 verhältnismäßig lang ist und verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat, um zu gewährleisten, daß alle Verbrennungsgase, die durch die Kanäle 78 zurückzuströmen versuchen, durch die Berührung mit der verhältnismäßig großen Fläche des Teils 83, der den Kanal 70 umgrenzt, auf eine Temperatur unter derjenigen Temperatur abgekühlt werden, die eine Zündung des Gases in der Zone und eine Explosion hervorrufen würde.

Eine abgewandelte Form eines Teils eines Scheibenpaares, das einen Teil des Brennerelements bildet, ist in schematischer perspektivischer Ansicht in Fig. 9 gezeigt» Jede derartige Scheibe 66b bildet mit der angrenzenden Scheibe 66b in dem Stapel einen Kanal 6Sb, der einen engen inneren Karal 78b (um ein Rückwärtswandern eier Verbrennung in die Gaszufuhrz ο lie 22 und die Einleitung einer Explosion zu verhindex-n) , eine erweiterte Verhrennungszone li.'i, ei ie ii-i wesentlichen sphärisch ausgebildet ist, und einen AustrittsKcmel 82b, eier gegenüber der Strömungsrichtunf? des Kanals 7Sb abgewinkelt ist, wie es noch deutlicher in den Fig.. 10 und il gezeigt ist_o Der Kanal 78b steht vorzugsweise mit der Zone 72b nur entlang einem kleinen Teil dieser Zone in Verbindung, und die lande, die den Kanal 78b umgrenzen, divergieren vorzugsweise nach außen. Demzufolge wird in der Zo*.e 72b eine Wirbelbewegung von heißen Gasen hervorgerufen, um die Verbrennung zu erhöhen, während die Form des Kanals 82b derart ist, daß die strömungsgeschwindigkeit des Gases erhöht wird.

Die beschriebenen Verbesserungen tragen alle zu einem erhöhten Verbrennen der Gase in der Kammer 32 bei, um deren notwendiges Volumen für eine bestimmte thermische Leistung soweit wie möglieh zu verringern und sie tragen ferner dazu bei, den Wirkungsgrad der ivärineübertragung durch die Elemente

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dadurch zu erhöhen, daß die Gasturbulonz, die Vermischung und die Unterdrückung von Laminaretröamng verbessert werden, die Berührung von heißen Gasen mit den Wärmeaustauscherelementen erhöht wird und so weiter.

Das Brennerelement der erfindungsgemäßen Anlage kann auch eine etwas andere Form haben, wie es z.B. in Fig₀ 12 gezeigt ist, indder ein durchlöchertes, hohles zylindrisches Element 84 aus hochwariafestern Metall (z.B. Stahl) scheniatisch veranschaulicht XSt₀ Das Element 84 schickt die uase aus einer Gaszufuhrzone S6 durch in Abstand voneinander befindliche Löcher 88, um mit einer Reihe von Wärmeaustauscherelementen 90, die in Abstand nach außen von dem Element 84 angeordnet bind, mehrere Verbrenmmgs—Brennpunkt zu bilden. Das Element ist von -wesentlich einfacherer Ausbildung als das Element und bietet nicht einige der Vorteile des Elements 28 (z_oB. verzweigter Gasströmungsweg, Strahlungsablenkung, Gasablenkung mit abgewinkelter Gasberührung mit den Elementen 90, usw.),

Das Element 84 kann die Form eines hohlen porösen (oder durchlöcherten) selbsttragenden Gebildes aus hochwarmfestern Metall, Keramik od„dgl. haben, z_oB, eines Stahlgitters oder eines Maschensieb-Kohlzylinders od.dglo Ferner sei bemerkt, daß j obwohl eine hohlzylindrische Form für dieses Element am meisten bevorzugt wird, auch hohlquadratische, vieleckige oder sonstige Formen für das Brennereiement zufriedenstellende Ergebnisse liefern, wenn die Reihe der Wärmeaustauscherelemento in Abstand nach außen von dem Brennerelement angeordnet sind und dieses vollständig umgeben. Ferner braucht die Reihe der Wärmeaustauscherelemente das Brennerelement nicht vollständig einzuschließen, wenngleich eine derartige Anordnung die wirkungsvollste und gedrängteste ist.

Wärmeaustauscherelemente

Die Wärmeaustauscherelemente sind in den Fig. 1 und 2 als

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Elemente 30 in Form von hohlen rohrförmigen Teilen gezeigt, die Rippen 9*t enthalten, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches mit den Verbrennungsgasen in dem Raum 70 zu erhöhen.

Wie es schematisch in der Teilschnittansicht in Fig. 13 gezeigt ist, kann eine derartige Reihe von Wärmeaustauscherelementen dahingehend abgewandelt sein, daß sie eine innere kreisförmige Reihe von in Abstand voneinander befindlichen hohlen rohrförmigen Teilen 96 ohne Rippen umfaßt, hinter der eine äußere Reihe von enger aneinanderliegenden, mit Rippen versehenen hohlen rohrförmigen Teilen 98 angeordnet ist, die sich in Abstand nach außen von den inneren rohrförmigen Teilen 96 befinden. Bei einer derartigen Anordnung wird ein einleitender Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und den rippenlosen Teilen 96 durchgeführt, wenn die Gase am heißesten sind. Im Bereich der rippenlosen Teile 96 ist die Temperatur der Verbrennungsgase sehr hoch (z.B„ 1425° C). Wasser oder ein anderes Wärmeaustauschmedium wird durch die Rohre 96 mit ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit geschickt, um eine Umwandlung in Dampf oder andere Gase zu verhindern. Für diesen Zweck kann eine Flügelrad-Wasserpumpe od.dgl₀ von herkömmlicher Ausbildung verwendet werden (nicht gezeigt).

Zu dem Zeitpunkt, in dem die Verbrennungsgase aus dem Wärmeaustauschverhältnis mit den Rohren 96 herausgelangen ₃ ist die Temperatui- dieser Gase erheblich gesunken, (beispielsweise auf 65O⁰ C). Diese kühleren Gase gelangen dann in Berührung mit den mit Rippen versehenen Rohren 98, wo wegen der größeren Fläche dieser Rohre aufgrund der Rippen einWärmeaustausch mit höherem Wirkungsgrad stattfindet, um den größten Teil der verbleibenden Wärme aus den Verbrennungsgasen zu entnehmen und diese Wärme auf das Wärmeübertragungsmedium, ζ.B₀ Wasser, zu übertragen, das beispielsweise durch eine Pumpe

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od.dgl. (nicht gezeigt) schnell durch die Rohre 98 geschickt wird. Die abgekühlten Gase, die eine Temperatur von beispielsweise etwa 200 bis 260° C oder weniger haben können, aber in jedem Fall über dem Taupunkt liegen, um Korrosionsprobleme in den Abgaeleitungen zu vermeiden, gelangen dann in den Raum 38 und verlassen die Anlage durch die Auslaßleitung 6h, Bei einer doppelten Reihe von Wärmeaustauscherelementeri können mit Rippen versehene und rippenlose Stahlrohre in wirkungsvoller Weise verwendet werden, wodurch Kosten eingespart werden können. Stahlrippen an Rohren haben infolge des geringeren Wärineübertragungs-Wirkungsgrades im Vergleich mit Kupfer das Bestreben, sich hoch genug zu erhitzen, um über einen gewissen Zeitraum hinweg abzublättern, wenn derartige Rippen an Rohren ohne eine innere PuXferreihe von rippenlosen Rohren verwendet werden, die dazu dienen, zunächst die Temperatur unter einen Wert zu senken, bei dem eine übermäßige Erwärmung der Rippen hervorgerufen wird.

Der Wirkungsgrad des Wärmeaustausch mit den Elementen 30 oder Rohren 96 und98 ist besonders hoch, wenn diese Gase aul" den Wärmeaustauscherelementen in einem '..'inkel aufti-effen, wie es durch die oben beschriebenen winkelförmig verlaufenden Kanäle 82 bewirkt wii'd. Daraus ergibt sich ein längerer Vh'rmeübertragungsweg, ferner wird Lamirarströmung verhindert und eine turbulente Vermischung der Verbrennungsgase hervorgerufen, was alles zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung beiträgt. Diese iiäriueübertragimg wii'd weiterhin durch die Verwendung der Doppelreihe von Teilen 96 und eine entsprechende Anordnung der einzelnen Teile 96 und erhöht, so daß der Strömungsweg der Verbrennungsgase weiter aufgeteilt und jeder einzelne Strömungsweg verlängert wird.

Erhöhungen des Wirkungsgrades des Wärmeaustausche können ferner dadurch erzielt werden, daß die Elemente 30 oder die Elemente 98 mit Prallvorrichtungen 100 versehen werden, wie sie schematisch in Schnittansicht in Fig_o lh gezeigt sind₀

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Die rippenlosen Elemente 96 können mit ähnlichen Prallvorrichtungen anstelle von oder zusätzlich zu den an den Elementen 30 oder 98 vorgesehenen Prallvorrichtungen versehen sein. Die Prallvorrichtungen 100 können von jeder geeigneten Form sein, um teilweise oder vollständig die Zwischenräume 99 zwischen benachbarten Elementen 30 zu überbrücken, wie es in Fig, Ik gezeigt ist, und sind in Abstand von den Elementen 30 auf der von dem Brennerelement 2δ abgekehrten Seite angeordnete Die Prallvorrichtungen sind so ausgebildet, daß sie den Strömungsweg des Verbrennungsgases verlängern und vorzugsweise aufteilen, um eine enge Berührung mit den Elementen 30 und insbesondere mit den Rippen 9k zu verlängern, und ferner um eine turbulente Mischung hervorzurufen, um die Möglichkeit der Laminarströmung weiter zu verringern. In dieser Hinsicht sei bemerkt, daß mit den angebrachten Prallplatten 100 die von dem Brennerelement abgekehrte Seite der mit Rippen versehenen Elemente 30 nun vollständig den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, da diese für eine erhöhte Wärmeübertragung auf die Elemente 30 abgelenkt werden. Ferner haben die Prallvorrichtungen 100 vorzugsweise die besondere in Fig. 14 gezeigte Ausbildung«, So kann jede Prallvorrichtung 100 eine längliche geformte Platte aus haltbarem hochwarmfestem Metall, wie z„B, Kupfer od„dgl. , umfassen und einen Mittelsteg iOO sowie zwei zur Seite und nach hinten verlaufende, gekrümmte Flügel 103 und 105 umfassen, die an dem Steg 101 miteinander verbunden sind. Die Flügelenden 107 und IO9 der Flügel IO3 bzw, 105 sind nach vorn umgebogen, so daß jeder Flügel die Form einer halbgeschlossenen Schleife hat. Die Gase, die durch die Räume 99 strömen, treffen auf den Steg 101 auf und werden in zwei Strömungswege aufgeteilt, von denen jeder entlang einem Flügel verläuft. Wenn die Verbrennungsgase jedem dieser Strömungswege folgen, bewirken die Flügel und die Flügelenden nicht nur, daß die Gase auf die angrenzenden Flächen der Wärmeaustauscherelemente 30 und ihrer Rippen auftreffen, sondern sie drücken die Gase auch zurück in die ftäurne 99, um eine turbulente Vermischung mit weiteren Verbrennungsgasen in diesen Räumen hervorzurufen, wodurch die

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Wärmeübertragung erhöht wird. Spalte 111 zwischen benachbarten Prall- oder Stauvorrichtungen 100 erlauben es den Verbrennungsgasen, diesen Bereich zu verlassen. Die Prall- oder Stauvorrichtungen 100 bewirken eine erhebliche Erhöhung des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung, indem sie die innige Berührung zwischen den Elementen 30 und diesen Gasen über die gesamte Fläche der Elemente 30 auf ein Höchstmaß erhöhen. Derartige Stauvorrichtungen an Wärmeaustauschern können den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung um 30 fo oder mehr verbessern

Die Elemente 30, 96 und 98 können aus jedem geeigneten hochwarmfesten Wärmeübertragungsstoff, wie z.B. Kupfer, hergestellt werden, wie auch die Rippen 94 und die Prall- oder Stauvorrichtungen 100. Natürlich muß der ausgewählte Stoff in der Lage sein, das Auftreffen von heißen Verbrennungsgasen über eine lange Zeitdauer auszuhalten und gleichzeitig eine wirkungsvolle Wärmeübertragung hervorzurufen_o Festigkeit gegenüber Korrosion durch die Verbrennungsgase und durch das Wärmeübertragungsmedium, wie Z₀B. Wasser, das durch sie hindurchfließt, ist von wesentlicher Bedeutung.

Rückführleitungen

Wie oben beschrieben worden ist, sind die Elemente 30 durch die Endkammern 34 und 36 an dem unteren bzw„ oberen Ende der Heizeinrichtung 20 untereinander verbunden. Bei einer derartigen Anordnung ist die Heizanlage 20 in einem Wassermantel eingeschlossen, mit Ausnahme der isolierenden Schichten 37» 39s 41 und 43 innerhalb der ringförmigen Endkammern. Eine bevorzugte Anordnung der Bestandteile der Heizeinrichtung ist schematisch im Schnitt in Fig„ 15 gezeigt, in der Rückführleitungen 102 gezeigt sind, die in Abstand nach außen von der Reihe der mit Rippen versehenen Elemente 30 aber in dem Strömlings wo (j; der VerJjrennim'isgase nach deren Durchgang durch dir; Elemente 30 angeordnet sind. Die Leitungen 102 leiten ein ipiiinuul imii, wie z„U, Wusaer, zivischeti den Knd—

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kammern 3^ und 36, und können aus jedem geeigneten hoehwarmfesten Stoff hergestellt sein, wie z.B. dem für die Elemente [50 beschriebenen Stoff. Bei einer derartigen Anordnung treffen die Verbrennungsgase nach ihrer Abkühlung durch den Wärmeaustausch mit den Elementen 30 auf die Leitungen 102 auf und erwärmen das Wärmeübertragungsmedium in diesen um einen geringeren Betrag als das in den Elementen 30 enthaltene Wärmeübertragungsmedium»

Demzufolge kann eine thermische Umwälzung des Wärmeübertragungsmediums in den Elementen 30 und in den Leitungen 102 ohne weiteres hervorgerufen werden, so daß das Medium infolge des Temperaturunterschiedes zwischen dem in den Elementen 30 befindlichen Medium und dem in den Leitungen 102 befindlichen Medium nach oben durch die Elemente 3O₉ durch die Endkammer 36 und von dort nach unten durch die Leitungen 102, durch die Endkammer 3^ und schließlich wieder durch die Elemente 30 nach oben strömte Durch diese thermische Umwälzungsanlage werden alle in dem flüssigen Medium gebildeten Dampftaschen in die kühleren Endkammern geleitet, wo der Dampf ausgeschieden wird.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel der beschriebenen thermischen Umwälzungsanlage in geschlossener Schleife ist schematisch in Fig. l6 in einer isolierten perspektivischen Ansicht gezeigt. Bei der in Fig. 16 gezeigten Anordnung verhindert die schnelle Strömung des Wärmeübertragungsmediums in den svärmeaustauscherrohren den Aufbau von Kesselstein an den Rohren und vereinfacht die Wartung der Anlage. Wie in Fig_c 16 gezeigt, ist eine ringförmige hohle, rohrförmige Bodenendkammer 104 mit einem Wassereinlaßrohr 106 verbunden und mit drei inneren Prall- oder Stauscheiben 108, 110 und 112 versehen, die die Endkammer 104 in zwei gleiche halbkreisförmige Kammern unterteilen und ferner eine dieser Kammern in zwei gleiche Unterkammern aufteilen,, Mehrere hohle Warmeauütaii.soherrohro lih Bind entlang der oberen Flüche eier End—

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kammer 104 in Anständen voneinander angeordnet, stehen in Verbindung mit dem Inneren der Endkammer und verlaufen nach oben in Berührung mit der unteren Fläche und in Verbindung mit dem Inneren einer oberen Endkammer 116 von gleicher Ausbildung vie die Endkammer 104. Die Endkammer 116 ist durch Prall- oder Stauscheiben 118 und 120 in zwei gleiche halbkreisförmige Kammern unterteilt. Die Stauscheibe 118 ist fluchtend mit der Stauscheibe 108 angeordnet. Ein Wasserauslaßrohr 122 ist an der Endkammer 104 befestigt, wie es ebenfalls in Fig. 16 gezeigt ist, und zwar innerhalb der Unterkammer 124, während das Wassereinlaßrohr 106 in der Unterkammer 126 angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung, die in einer Heizanlage 20 einen Platz einnimmt, der dem der Elemente 30 und der Endkammern 34 und 36 vergleichbar ist, Λν-ird ein Strömungssystem mit im wesentlichen geschlossener Schleife und mehrfacher Umwälzung für das Wänneiibertragungsmedium gebildet« Wasser (oder ein anderes Wärmeübertragungsmedium), das durch das Einlaßrohr IO6 eintritt, steigt in den Rohren in der Unterkammer 126, strömt durch die Kammer 128 der Endkammer II6 und durch die Fallrohre in diese^nach unten, strömt durch die Kammer 130 der Endkammer 104 und nach oben durch die Steigrohre in dieser, sodann durch die Kammer 132 der Endkammer 116 und nach unten durch die Fallrohre in dieser in die Unterkammer 124, von wo es die Anlage durch das Auslaßrohr verläßt.

Bei einer derartigen Anordnung wird das Wärmeübertragungsmedium, z.B. Wasser, veranlaßt, infolge der geringen Anzahl der an jedem Punkt des Strömungsweges des Mediums beteiligten Rohre in den Wämeaustauscherelementen über einen langgestreckten Weg mit schneller Strömungsgeschwindigkeit aufwärts- und abwärtszu strömen· Demzufolge wird die Bildung einer Kesselsteinablagerung in den Rohren verhindert. Es sei darauf hingewiesen, daß jede andere vergleichbare Anordnung von mit mehreren Stauscheiben versehenen Endkammern verwendet werden kann, um einen aufwärts- und abwärtsgerichteten Mehrfach-Strömungsweg zu erzeugen, die eine derartige Ausrüstung ver-

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wendet und vergleichbare Vorteile bietet.

Heizanlage

Es sei bemerkt, daß durch die Anbringung des eine Mehrfach-Verbrennungszone bildenden Brennerelements innerhalb und in Abstand von der Anordnung der Wärmeaustauscherelemente 30 zur Bildung einer Verbrennungskammer 32 von bestimmter, kontrollierter Form (einschließlich langgestreckter Kanäle mit Mehrfach-Verbrennungszonen , Prallvorrichtungen, abgewinkelten Strömungswegen usw.). ohne die Notwendigkeit, eine getrennte derartige Verbrennungskammer vorzusehen, die Wärmeübertragung und der Wirkungsgrad der Verbrennung pro Volumeneinheit auf ein Höchstmaß erhöht wird. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten für das Verbrennungsgas und Wasser oder ein sonstiges Wärme— Übertragungsmedium sind möglich, so daß mit den erfindungsgemäßen kleinen, leichten und gedrängten Anlagen Stundenleistungen in der Größenordnung von Millionen kcal erzielt werden können. Dennoch sind die Wärmeaustauschrohre bei derartigen Anlagen leicht zugänglich und reparierbar (da sie das Brennerelement umgeben und mit ihren unteren und oberen Enden mit den Endkammern verbunden sind, durch die der Zugang ermöglicht ist). Ferner wird die Entfernung von Schlamm aus der Anlage durch die Wärmeaustauscherrohre und Endkammern sowie der Austausch derartiger Rohre bei Bedarf ermöglicht. Beispielsweise kann ein Wasserheizaggregat der erfindungsgemäßen Ausbildung mit den nachfolgenden Abmessungen und bei Betrieb mit den nachfolgenden Betriebsparametern in sehr wirkungsvoller Weise die unten angegebene thermische Leistung erbringen:

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Verbesserte Heizanlage (Fig, 1 -- 16) Brenne reIerneut

Höhe - 533 mm

Außendurchmesser - 177 »8 min Innendurchmesser - 127 mm Baustoff - keramisches feuerfestes Material

Anordnung der Wärmeaustauscherrohre

Abstand von dem Brennerelement - 17»^ mm

Anzahl und Abstand der Rohre - 18 Rohre, getrennt durch einen Abstand von je 1,587 mm

Außendurchmesser und Länge der Rohre - 25,** mm, Innendurchmesser der Rohre - 21^6 nun Rippenradius - 7_t9^li mm, 7 Rippen pro 25»^ mm Baustoff - Kupfer

Abmessungen der Heizanlage (Außendurchmesser)

508 mm χ 610 mm
Strömungsgeschwindigkeit des Verbrennungsgases

28 317 1 Erdgas/Stunde Vas s e rs trömungs ge s oliwind i gke i t

378,5 l/min.
Thermische Leistung

«01 700 kcal/h

Ausführliche Beschreibung der Fig. IA und 2A Die Anlage im allgemeinen

Fig_o IA zeigt schematisch in Seitenrißansicht mit teilweise weggelassenen Teilen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizanlage. Wie in Fig, IA gezeigt, ist

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eine Heizanlage 220 vorgesehen, die eine zentrale Zufuhrzone 222 für ein brennbares Strömungsmedium umfaßt, mit der eine Zufuhrleitung 224 für brennbares Ströraungsmedium verbunden ist, die von einem Gebläse 226 kommt. Das ströniungsfäliige Medium kann Luft oder Sauerstoff und entweder Gas, wie z.B. Erdgas, Propan od.dgl. oder Heizöl usw. sein. Die Zone 222 wird durch ein Brennerelement 228 gebildet, das vorzugsweise im wesentlichen zylindrische ümfangsform hat und schalenförmig ist und eine aufgerauhte innere Fläche 227 zur Verbesserung der Gasvermxschung aufweist.

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- 19 - vRi/Lü

Das Brennerelement 228 kann im Bedarfsfall mehrere Schalen (nicht gezeigt) anstelle der einzigen Schale umfassen,, Ein Verteiler 229 für brennbares Strömungsmedium ist mit der Leitung 224 verbunden oder von dieser getrennt und umfasst eine Einrichtung, wie z.B_o eine Ablenkvorrichtung, einen mit mehreren Öffnungen versehenen Kopf oder dergleichen zur gleichmässigen Verteilung .brennbarer Gase oder Flüssigkeiten um den grössten Teil des Bodens der Schale 228, um das Ausmass und die Verteilung der in der Schale 226 erzeugten Flamme zu steuern. Eine Anordnung von Wärmeaustauscherei eiuenten 230 umgibt vorzugsweise das Brennerelement 22& und befindet sich in Abstand nach aussen von dem Brenner— element, um mit diesem eine Wärmeaustauschzone 232 zu bilden, itingföriaige Endkammern 234 und 236 verbinden die Elemente 230 miteinander und sind ihrerseits mit einer Wasserzuführeinrichtung (nicht gezeigt) durch die Endkammer 234 und mit einer Heisswasser—Abfülirungseinrichtung (nicht gezeigt) durch die Endkammer 256 verbunden« Eine Schicht aus feuerfestem Stoff 237» wie z.B. Silika, ist an dem unteren Ende der Zone 232 zwischen der Endkammer 234 angeordnet und durch eine wärmeisolierende Schicht 239 aus Mineralwolle oder dergleichen hinterlegt, während das Element 228, das selbst aus feuerfestem Stoff besteht, durch eine wärraeisolierende Schicht 241 hinterlegt ist. Demzufolge ist die heisse Zone, die durch das Element 228 und die Wärmeaustausehzone 232 gebildet wird, von mit Wasser gefüllten Elementen 230 und den Endkammern 234 und 236 und den beschriebenen thermischen Isolierungen umgeben, und befindet sich in Abstand nach innen von dem übrigen Teil der Heizanlage 220«, In dieser Hinsicht ist ein Zwischenraum 238 zwischen den Elementen 230 und einem isolierten Mantel 240 vorgesehen, der zwei in Abstand voneinander befindliehe Wände 242 und 244 umfasst, die an ihren unteren Enden mit einer Grundplatte 246 verbunden sind (auf der die Schicht 239 angeordnet ist), die auf

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Tragfüssen 248 aufliegt und an ihrem oberen ündc mit einem in ähnlicher Weise ausgebildeten Mantel 2>0 verbunden ist, der Wände 252 und 254 umfasst. Ein Lufteinlass 256 steht in Verbindung mit einem Kanal 258 zwischen den Wänden 242 und 244 und einem damit in Verbindung stehenden Kanal 2oö zwischen den Wänden 252 und 254, Diese Kanäle sind ihrerseits mit einer Einlassleitung 262 verbunden, die zu dem Gebläse 226 führt, das ausserhalb der Mantel 240 und 250 angeordnet ist, Ferner sind (nicht gezeigte) ZüntLungseinrichtungen für die Verbrennung vorgesehen» Eine Gasauslassleitung 264 ist ebenfalls vorgesehen, wie in Fig_o IA gezeigt.

Die Mantel 240 und 250, die Grundplatte 246, die Füsse 248, die Leitungen 224, 262 und 264 und das Gebläse 226 Können aus jedem geeigneten Material, wie Z₀B, Stahl, Eisen usw,, in bekannter Weise hergestellt werden. Das Gebläse 226 kann in jeder geeigneten Weise angetrieben werden,, Es liefert brennbare Gase (Luft oder Sauerstoff und Erdgas usw,) mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, z_oB. 7_}64 l/sec für ein Aggregat mit einem enthaltenen Gesamtvolumen von 152,87 1 und einer thermischen Leistung von 201 700 kcal/h, zuführeinrichtung en für brennbare Flüssigkeiten (nicht gezeigt) können auch vorgesehen sein»

Brennerelement

Das Brennerelefflent 228 ist deutlicher in einer vergrösser— ten Teilansicht in Fig, 2A veranschaulicht. Das Element ist hohl, vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch und schalenförmigο Die Sehale kann beispielsweise aus mehreren aufeinandergestapelten feuerfesten Blöcken oder Scheiben 226 gebildet sein. Andererseits kann die Schale 226 aus einem einzigen Stück aus einem geeigneten feuerfesten Stoff wie z,B. gegossenem Silika, Aluminiumoxyd oder dergleichen her—

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gestellt werdeiio Es sei darauf hingewiesen, dass eine hohlzylindrische Form für die Schale 22S bevorzugt wird, wobei die Anordnung der Wärme aus tauscherelomente in Abstand nach axis son von der Schale angeordnet ist und diese vollständig umgibt, aber auch hohl uuadi'atis ehe, vieleckige oder sonstige Umfangsformen für das Brennerelement wirkungsvoll sind. Ferner braucht die Anordnung der Wärmeaustauscherelemente nicht vollständig das Brennerelement zu umgeben, wenngleich eine derartige Anordnung am wirkungsvollsten und am gedrängtesten is te

V.

Von dem Gebläse 226 geförderte Luft oder Sauerstoff gelangt, mit tropan oder einem anderen brennbaren Gas durch die Leitung 22h in die Zone 222, wird von dem Kopf 229 abgelenkt und in der Schale 228 gezündet. Wenn Ol oder eine ähnliche brennbare Flüssigkeit verwendet wird, kann eine Zufuhrleitung zu dem Kopf 229 verlaufen, der mit geeigneten Öffnungen versehen sein kann, um das Öl in Form mehrerer dünner Ströme oder Tropfen in die Schale 228 zu sprühen. Die sich ergebenden heissen Gase gelangen in innige Berührung mit dem Wärmeaus tauscherelement 230, wenn sie nach unten in die Zone 232 und von dort in den Jttaum 238 und aus der Anlage 220 heraus verlaufen.

Wärmeaustauscherelemente

Die Wärmeaustauscherelemente 230 sind in den Figuren IA und 2A als hohle rohrformige Teile gezeigt, die Rippen 29^ enthalten, um den Wirkungsgrad des Wärmetaustausche mit den in ■ der Zone 232 befindlichen und diese verlassenden Verbrennungsgasen zu erhöhen.

. Erforderlichenfalls kann die Anordnung der Wärmeaustauscherelemente dahingehend abgewandelt werden, dass sie eine innere kreisförmige Anordnung von in Abstand voneinander befindlichen

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BAD OBJGlNAt

rippenlosen hohlen rohrförmigen Teilen umfasst, hinter denen eine äussere kreisförmige Anordnung von näher aneinanderliegenden, mit Hippen versehenen hohlen rohrförmigen Teilen angeordnet ist. Heisse Gase haben bei ihrer ersten Berührung mit den Elementen 230 für gewöhnlich eine Temperatur in der Grössenordnung von etwa 1425 Gi aber ihre Temperatur sinkt infolge des Wärmeaustausche vorzugsweise erheblieh unter 335°C, z.B. auf 260°C. Erforderlichenfalls können die Elemente 230 zusätzlich zu den Rippen auch noch mit Prall- oder Stauvorrichtungen versehen sein, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustausche zu erhöhen= Die abgekühlten Gase gelangen vorzugsweise in den Raum 238 und verlassen die Anlage durch die Auslassleitung 264 mit Temperaturen in der Grössenordnung zwischen etwa 100 und 200⁰C.

Die Wärmeaustauscherelemente 230 können aus jedem geeigneten haltbaren hochwarmfesten Wärmeübertragungsmaterial, wie z.B, Kupfer, Aluminium, Eisen usw. bestehen, wie auch ihre Rippen=, Natürlich muss der ausgewählte Stoff in der Lage sein, dem Auftreffen von heissen Verbrennungsgasen über lange Zeiträume standzuhalten und dabei eine wirkungsvolle Wärmeübertragung vorzunehmen. Festigkeit gegen Korrosion durch die Verbrennungsgase und durch das Wärmeübertragungsmedium, wie ζ.Β. Wasser, das durch die Elemente 230 strömt, ist von wesentlicher Bedeutung₀

Rückführleitungen

Wie zuvor beschrieben, sind die Elemente 230 durch die Endkammern 234 und 236 am Boden und oberen Ende der Heizanlage 220 miteinander verbunden. Eine bevorzugte Anordnung der Bestandteile ist schematisch in den Figuren IA und 2A veranschaulicht, in denen Rückführleitungen 302 in Abstand nach aussen von der. Anordnung der Elemente 230 aber in dem Strömungsweg der Verbrennungsgase gezeigt sind, nachdem die

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Verbrennungsgase an den mit iiippen versehenen Elementen vorbei strömen. Die Leitungen 302 leiten ein Wärmeiibertragungsmedium, wie z.B, Wasser, zwischen den Endkammern 23^ und 236 und können aus jedem geeigneten hoehwariHfesten Stoff, «ie z.B, dem ,für die Elemente 230 beschriebenen Stoff bestehen. Bei einer derartigen Anordnung treffen die Ver— breniiungsgase nach ihrer Abkühlung durch Wärmeaustausch mit den Elementen 230 auf die Leitungen 302 auf und erwärmen das Wärffleübertragungsmedium in diesen auf eine geringere Temperatur als das in den Elementen 230 befindliehe Medium, Deazufolge kann ohne weiteres eine thermische Umwälzung des Würaeübertragungsaiediums innerhalb der Elemente 230 und Leitungen 302 hervorgerufen werden, so dass das Medium infolge des Temperaturunterschiedes in den Elementen23O und in den Leitungen 302 durch die Elemente 230 nach oben, durch die Endkaasser 236, von dort nach unten durch die Leitungen 302, durch die Endkammer 23** und schliesslich wieder nach oben durch die Elemente 230 strömt. Durch dieses thermische Uiawälzungssystejs werden alle aus dem flüssigen Medium gebildeten Gastaschen (Dampf von Wasser) zu den kühleren Endkanimern geleitet, wo der Dampf ausgeschieden wix'd.

Heizanlage

Es ist ersichtlich, dass durch die Anbringung des Brennerelements 228 innerhalb und in Abstand von der Anordnung der Wäraeaustauscherelernente 230, wodurch mit diesen die Wärmeaustauschzone 252 von kontrollierter Form gebildet wird, der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung und Verbrennung pro Volumeneinheit so erhöht wird, dass mit hohen Durchströmungsgeschwindigkeiten für das Verbrennungsgas und das Wasser oder ein sonstiges Wärxaeübertraguengsmedium mit den erfindungsgem£ässen kleinen, leichten gedrängten Aggregaten thermische Leistungen in der Grössenordnung von Millionen kcal/h erzielbar sind»

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- 2h -

Dennoch ist bei diesen Anlagen ein leichter Zugang zu den Rohren 230 durch die Endkammern 2J>k und 236 zur Reinigung, Inspektion, Instandsetzung, Wartung und für den Austausch ermöglicht₀ Beispielsweise kann eine Viasserheizanlage mit den nachstehenden Abmessungen, die mit den folgenden Betriebsparametern betrieben wird, die unten angegebene thermische Leistung wirkungsvoll erbringen:

Verbesserte Heizanlage der Fig. IA und 2A Brennereiement

Höhe 203,2 mm

Aussendurchmesser 177»S mm Innendurchmesser 127 mm (Durchschnitt) Baumaterial: Keramischer, feuerfester Stoff

Anordnung der Wärmeaustauscherrohre

Abstand von dem Brennerelement 17,^6 mm Anzahl und Abstand der Rohre - 18 Rohre, getrennt durch Spalte von je 1,59 rom Aussendurchmesser der Rohre

und Länge - 25,²I mm

533 mm

Innendurchmesser der iiohre 22,22 mm Radius der Rippen 7,95 nua>

7 Rippen auf 25,4 mm
Baustoff: Kupfer

Abmessungen der Heizanlage

(Aussendurchmesser) 506 mm χ 762 mm

Strömungsgeschwindigkeit des ,Verbrennungsgases 28 317 J- Erdgas/h

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Strömungsgeschwindigkeit des Wassers 378,5 l/min_o Thermische Lei3tuns 201 700 kcal/h.

Die in den Figuren IA und 2A (und auch in den Figuren i-l6) gezeigte verbesserte ^eiζanlage geiaäss der vorliegenden Erfindung ist in gleicher Weise fur die Erhitzung von Wasser und für die Erzeugung von Uainof geeignet. Sie ist ferner l>illi<i herzustellen, zu betreiben und zu erhalten, kann fortlaufend über lanje Zeiträume mit Flaschengas, Erdgas, Propan oder anderen brennbaren Gasroi schlingen oder mit flüssigen Brennstoffen, vie z„i>. Heizöl, Dieselöl etc. ohne erforderliche Reinigung oder Wartung betrieben werden, und infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Wassers oder des sonstigen Wärmeübertragun^smediums durch die Heizanlage ist sie widerstandsfähig gegen Kesselsteinablagerung oder Korrosion von Einzelteilen« Ferner hat die Anlage wenige Einzelteile, die haEbar und billig sind, und der Zugang zur Reinigung, Inspektion, Instandsetzung, Wartung und für den Austausch ist leicht. Die Heizanlage ist ideal für solche Verwendungszwecke, wie z.B₀ die Heizung von Schwimmbecken und dergleichen, wo die Einsparung von Raum von wesentlicher Bedeutung ist_o Infolge ihrer geringen Grosse kann die Heizanlage in zusammengesetztem Zustand oder in wenigen zusammengesetzton Bestandteilen mit geringen Kosten transportiert werden und kann mit geringerem Kostenaufwand als bisher bekannte Heizeinrichtungen eingebaut und betrieben werden. Ihre Bestandteile können aus ohne weiteres zur Verfügung stehenden Stoffen in billiger Weise hergestellt werden. Eine derartige Heizanlage füllt eine seit langem bestehende Bedarfslücke für verbesserten HeiZungswirkungsgrad und gedrängte Bauweise bei der Wasser erhitzung und verwandten Ge-* bietenβ

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   il.j Heizanlage, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Bestandteile:

   a) Eine im wesentlichen in der Mitte der Anlage angeordnete Zufuhrzone (22) für brennbares Gas,

   b) eine Umfangs-Verbrennungskammer, bestehend aus

   1. einem hohlen, mit porösen Wänden ausgebildeten Brennerelement (28), das in Nähe der Gaszufuhrzone (22) angeordnet ist und eine Vielzahl von in Abstand voneinander befindlichen, im wesentlichen radial verlaufenden Kanälen (68) umgrenzt, in denen die Verbrennung eingeleitet werden kann,

   2. Biit den Kanälen in Verbindung stehende Verbrennungs-Zündungs e inri chtungen,

   3· mehrere Wärmeaustauscherelemente (30)» die um das Brennerelement (28) in Abstand nach aussen von den Kanälen angeordnet sind, aber in Wärmeaustauschverhältnis mit diesen stehen,

   c) Einrichtungen zur Leitung eines Wärmeübertragungsmediums in und durch die Wärmeaustauscherelemente und aus der Anlage heraus und

   d) Einrichtungen (26, 24, 64) für die Einführung brennbarer Gase in die Gaszufuhrzone und für die Ableitung von Verbrennungsgasen aus der Anlage_o

   2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein äusserer wärmeisolierender Schirm um die Verbrennungskammer angeordnet ist und eine Gebläseeinrichtung vorgesehen ist, um Gase mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch die Anlage zu schicken.

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   3. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremierelement aus mehreren übereinandergestapelten hohlen Scheiben aus feuerfestem Stoff besteht.

   k. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lirennerelement ein durchlöchertes hohles Rohr aushqchvrarmfestern Metall umfasst.

   5ο Heizanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass■ das Brennerelement aufeinandergestapelte feuerfeste Scheiben umfasst, die die Kanäle zwischen mindestens einigen der benachbarten Scheiben umgrenzen«

   6. Heizanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kanäle in dem Brennerelement winkelförmig verlaufen, so dass die Verbrennungsgase, die aus dem Brennerelement austreten, tangential auf die Wärmeaustauscherelemente auftreffen, wodurch die Gaswirbelbildung, Vermischung und Wärmeübertragung erleichtert wird.

   7c Heizanlage nach,Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Prall— oder Stauvorrichtungen innerhalb der Kanäle in dem Brennereiement angeordnet sind, wodurch die Gasverbrennung erleichtert wird«

   8. Heizanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle langgestreckte, enge innere Durchgänge und erweiterte Zonen umfassen, in denen die Verbrennung eingeleitet wird und die mit den inneren Durchgängen und mit den winkelförmig verlaufenden Austrittskanälen verbunden sind.

   9. Heizanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede erweiterte Zone der Kanäle im wesentlichen sphärisch ausgebildet ist und dass der Teil des Kanals zwischen der

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   erweiterten Zone und dem ausseien Umfang ties JJreimerelemcnts mit der Zone über einen begrenzten Bereich in Verbindung steht und durch nach aussen divergierende Wände umgrenzt wird.

   1O₀ Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschereleinente um das Brennerelement in einer ersten Ileihe angeordnet sind, die in Abstand voneinander befindliche, im wesentlichen rohrförmig© rippenlose Elemente in :<Jähe des Schirms umfasst, sowie in einer zweiten iteihe, die in Abstand voneinander befindliche, im wesentlichen rohr— förmige, mit Rippen versehene Elemente umfasst, die von dem Schinn durch die erste üeihe von Elementen getrennt ist,

   11. Heizanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Hippen versehenen und die rippenlosen Elemente aus Stahl bestehen.

   12ο Leizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherelemente in Abstand voneinander befindliche, im wesentlichen rohrfürmige, mit ilippen versehene Elemente umfassen, die an ihrer von den Kanälen abgekehrten Seite mit Abständen angeordnete Prall- oder Stauvorrichtungen aufweisen, die die Zwischenräume zwiseilen benachbarten Elementen überbrücken, wodurch der Wirkungsgrad dex^- Wärmeübertragung der Elemente erhöht wird.

   13. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerelemeiit in wesentlichen zylindrisch ist, wobei sich die Verbrennungsgas-Zufuhrzone in dem zylindrischen Brennerei einent befindet, und dass die Wärme aus tauscherei eluente in einer im wesentlichen zylindrischen Anordnung in wesentlichen um den gesamten Umfang de?: iirennereleinents angeordnet sind,

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   i'i. ^ieiaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das i)r eimer element im wesentlichen zylindrisch ist, wobei sich die Verbrennungsgas-Zufuhrzone in dein zylindrischen Brennerelement befindet, und dass die Wärmeaustau-Kcherelemente in einer li:i wesentlichen zylindrischen Anordnung im wesentlichen um den gesamten Umfang des Brennerei einen, ts angeordnet sind.

   13. Heizanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlage heisses Wasser als Wärmeübertragungsliiedium in den Wärmeaustauscherelementen verwendet wird, dass das ßremiereiement aus übereinandergestapelten Scheiben aus feuerfestem Stoff besteht, dass die Kanäle in dem ürennereleueut zumindest teilweise winkelförmig verlaufen, um zu bewirken, dass die Verbrennungsgase in einem Winkel auf die Wärmeaustauscherelemente auftreffen, und dass in den Kanälen Pi-all- oder Stauvorrichtungen angeordnet sind, um die Gasströmungsstrecken in dem Brennereiement zu verlängern und zu unter teilen»

   l6_c Heizanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherelemente durch in Abstand voneinander befindliche Endkammern an ihren entgegengesetzten Enden miteinander verbunden sind, und dass mehrere Wasserrückführleitungen um den Umfang der WärmeaustauscheieLemente angeordnet sind und mit diesen durch die Endkaiumern verbunden sind, so dass eine Mitführung von Dampf in den Wärmeaustau— sehereloiiicnten vermieden wird.

   17. Heizanlage nach Anspruch 15> dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherelemente in gleichen Abständen entlaufder !'lache einer ersten und einer zweiten ringförmigen -.•Aluminiumr an entgegengesetzten Enden der Elemente angeordnet und durch dinse Endkammern miteinander verbunden sind, dass

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   jede Endkammer mehrere Stauvorrichtungen umfasst, die die Endkammer in getrennte Kammern unterteilen, dass die Stauvorrichtungen dei" ersten Endkammer im Hinblick auf die Stauvorrichtungen der zweiten Endkammer angeordnet sind und dass die erste Endkammer mit einem Wassei'einlass und einem Wasserauslass in getrennten Kammern verbunden ist, wodurch eine mehrgängige Strömungsstrecke für hohe Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Endkammern durch die Wärmeaustauscherelemente gebildet wird,

   13. Prall- oder Stauvorrichtung für Wärmeaustauseherelemente, gekennzeichnet, durch eine längliche Platte, die einen Mittelsteg und im wesentlichen seitlich und nach hinten gerichtete gekrümmte Flügel mit nach vorn gerichteten Fliigelenden umfasst, wobei die Flügel an dem Mittelsteg miteinander verbunden sind und jeder der Flügel die Form einer halbgeschlossenen Schleife hat.

   19ο Prall- oder Stauvorrichtung nach Anspruch ±7, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus haltbarem hochwarmfestern Metall besteht.

   20« Heizanlage, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Bestandteile:

   A) Eine im wesentlichen in der Mitte angeordnete Zufuhreinrichtung (222) für brennbares Strömungsmedium,

   B) eine Umfangs-Verbrennungskammer, bestehend aus -

   l_o einem Brennerelement (228) aus feuerfestem Stoff, das ein Gefäss bildet, das die Zuführeinrichtung für strömungsfähigen Brennstoff umgibt, und

   2. Mittel zur Verbrennungszündung,

   G) mehrere Wärmeaustauscherelemente (230), die um das Brennerelement in Wärmeausfcauschverhaltnis mit diesem angeordnet . sind, um eine Wärmeaustauschzone (232) zu bilden,

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   D) Mittel zur Leitung eines Wärmeübertragungsmediums in und durch die Wärweaustauschmittel und aus der Anlage und

   E) Mittel zur Einführung eines brennbaren Ströraungsinediuins in die Zuführeinrichtung für strömungsfähigen Brennstoff, und für die Abführung verbrannter Gase aus der Anlage.

   21. iieizanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein äusserer isolierender Schirm um und in Abstand von der Verbrennungskammer, der Zuführeinrichtung für strömungsfähigen Brennstoff und der Wärmeaustauscherelemente angeordnet ist, und dass eine Gebläseeinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, Gase in die Zuführeinricntung für strömungsfähige Brennstoffe und durch die Anlage mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zu schicken,,

   22. Heizanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennereiement eine im wesentlichen zylindrische und hohle Schale ist, in deren Mitte die Zufuhreinrichtung für strömungsfähigen Brennstoff angeordnet ist, dass die letztere dazu dient, bx'ennbare Gase zuzuführen, und dass die Wärmeaustauscherelemente in einer im wesentlichen zylindrischen Anordnung im wesentlichen um den gesamten Umfang der Sehale angeordnet sind, um die Wärmeaustauschzone zu umschiiessen.

   23. Heizanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage heisses Wasser als Wärmeübertragungmedium in den Wärmeaustauscherelementen und brennbare Gase als Brennstoff verwendet, der in die Verbrennungskammer geschickt wird, und dass die Schale des Verbrennungseieuients aus übereinandergestapelten Scheiben aus feuerfestem Stoff besteht.

   Heizanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherelemente senkrecht angeordnet sind und durch in Abstand voneinander befindliche obere und untere

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   Endkammern an entgegengesetzten Enden der Elemente miteinander verbunden sind, und dass r;U:urei"e u/assorruc;_lüiu·- 1eitungen um den I. in fang und parallel >:u den Würnieaus tauscherelemeiiten angeordnet sind und mit diesen durch die Endkammer«, verlmnden sind, so dass eine Mitführung von Dampf in den Wärnieaustauschereleinenten voith ie den wird,

   23ο iieizanlage nach Anspruch 2h, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale des Brennereleuents dui. ch die obere i^ndkanmer verschlossen wird, dass die Schale durch "Wurmeisolicrenden Stoff isoliert ist und dass die Schale eine aufgerauhte, innere Gasmis chi lache ani'v.cist, und dass die untere !endkammer einen v.-ärmeisolierendon Stoff oinschliesst, der die Grundflache der Wärmeaustauschzone bildet.

   2b, iieizanlage nach Einspruch 2>, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lufteinlasskanal in dem au ss er en wärmeiKo.l ierenderi Schirm angeordnet ist und mit den? Gebläse in Verbindung stoht, dass ein Gasableitungskaual an einer von dem Lufteinlasskanal entfernten Stelle durch den Schirm verläuft und dass die Zufuhreinrichtung für den strömung si ähii.en iiroiinstoff einen mit einer Gaszufuhrleitung verbundenen- Kopf umfasst, der eine Vielzahl von Durch!.'lurjsöffnunron" auscliliess t, die in Abständen voneinander angeordnet sind, υπ einen strömungsfäliigen Urennstof f entlang einer vreseni liehen 1 l-.^:.f:I:e des Bodens der Schale zur gleichinüssi ^r-en Flamnieiiverteilun»- zu verteilen»

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