DE2149840B2

DE2149840B2 - Central heating combination boiler and calorifier - has first and second pass smoke tubes parallel to combustion chamber

Info

Publication number: DE2149840B2
Application number: DE2149840A
Authority: DE
Inventors: Herbert 2000 Hamburg Ahlgrimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-06
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2149840A1

Abstract

The boiler has a cylindrical case containing the boiler water space. This is surrounded by an outer case forming an annular calorifier jacket. A tube in the lower part of the boiler space forms the combustion chamber. There is a burner at the front of the combustion chamber and inside it a baffle to keep the flame to the outer walls. Above it are two tubes side by side which form the first and second pass smoke tubes. The first is joined to the combustion chamber by an external box and to the second by an external box. Each contains a central cylinder with a helical rib on it to provide turbulent gas flow on the periphery of the smoke tube.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Warmwass>--Heizkessel für eine Sammelheizungsanlage, mit einer Brennkammer und zwei dieser hintereinandergeschalteten Heizgaszügen, die in dem mit Heizwasser gefüllten Kesselraum angeordnet sind, wobei die Brennkammer mit dem ersten Heizgaszug und der erste Heizgaszug mit dem zweiten Heizgaszug durch außerhalb des Kesselraums angebrachte Unilenkkammern verbunden sind.The invention relates to a hot water boiler for a collective heating system, with a combustion chamber and two of these hot gas flues connected in series, the one in the boiler room filled with heating water are arranged, the combustion chamber with the first Heizgaszug and the first Heizgaszug with are connected to the second heating gas flue by unit chambers located outside the boiler room.

Bekannte Kessel der vorstehend genannten Art, die auch als »Dreizugkessel« bezeichnet werden, sind so ausgebildet, daß die an die Brennkammer anschließenden Züge durch eine Vielzahl von Rohrleitungen gebildet werden, wobei die Rohrleitungen der Züge teilweise um die Brennkammer herum angeordnet sind. Eine derartige räumliche Anordnung von Brennkammer und Zügen hat zur Folge, daß die heißen Rauchgase in der Mitte der die Züge bildenden Rohre strömt, während sich an den Wänden der Rohre eine Schicht kühleren f>5 Gases bildet, die die Abgabe der Wärme an das die Rohre umspülende Wasser erschwert, während die Wärme des heißen Gases nicht ausreichend ausgenutzt wird. Wegen des geringen Querschnittes der Rohre ist es nicht möglich, sie mit Leiteinrichtungen zu verschen, damit die heißen Gase außen in den Rohren strömen, da durch solche Leiteinrichtungen der Strömungswiderstand zu hoch werden würde. Im übngei,· ist ein sehr hoher konstruktiver Aufwand erforderlich, um einen Heizkessel mit aus vielen Rohren bestehenden Zügen zu erstellen. Die erforderliche Reinigung der Züge ist ebenfalls sehr schwierig und zeitaufwendig. Es ist sehr schwierig, den Kessel auf eine andere Betriebsart, beispielsweise Elektrobetrieb, umzustellen, da in diesem Falle nur der Brennraum zur Wärmeübertragung zur Verfügung stünde (DT-Gbm 1 978 763).Known boilers of the type mentioned above, which are also referred to as "three-pass boilers", are like this designed that the trains adjoining the combustion chamber are formed by a plurality of pipelines with the pipelines of the trains being partially arranged around the combustion chamber. One Such spatial arrangement of the combustion chamber and trains has the consequence that the hot flue gases in the In the middle of the pipes forming the puffs flows, while on the walls of the pipes a layer of cooler f> 5 Forms gas that makes it difficult to transfer the heat to the water around the pipes, while the Heat of the hot gas is not used sufficiently. Because of the small cross-section of the pipes it is not possible to give them away with guiding devices so that the hot gases flow outside in the pipes, since the flow resistance would become too high through such guide devices. In practice, · is a Very high design effort is required in order to produce a boiler with a large number of pipes To create trains. The required cleaning of the trains is also very difficult and time consuming. It it is very difficult to switch the boiler to another operating mode, e.g. electrical operation, because in In this case, only the combustion chamber would be available for heat transfer (DT-Gbm 1 978 763).

Es ist weiterhin ein Warmwasser-Heizkessel, bestehend aus gußeisernen Kesselgliedern mit zwei Zügen von relativ großem Querschnitt bekannt, wobei in den Zügen Verdrängungskörper angeordnet sind. Diese Verdrängungskörper dienen jedoch ausschließlich zur Erhöhung des Durchflußwiderstandes in den Zügen, um bei Verkleinerung der Gliederzahl den Querschnitt der Züge den geringeren Heizgasmengen anzupassen (DT-AS 1 679 309).It is still a hot water boiler, consisting of cast iron boiler sections with two trains of a relatively large cross-section known, displacement bodies being arranged in the trains. These Displacement bodies are only used to increase the flow resistance in the trains If the number of links is reduced, adjust the cross-section of the trains to the smaller quantities of heating gas (DT-AS 1 679 309).

Weiterhin sind in einem Kessel mit einem aus mehreren parallelgeschalteten Rohren bestehenden Zug F.inbauten in den Rohren des Zuges bekannt, die als Körper zur Verwirbelung des Heizgases ausgebildei sind. Durch diese Körper wird der auf das Gas einwirkende Strömungswiderstand beträchtlich erhöht, was einerseits zu einem längeren Verbleiben de.s Gases in dem Zug, andererseits aber zu einem unerwünschten Gasstau führt, nicht jedoch zu einer verbesserten Wärmeabgabe an das die Rohre umgebende Wasser (DT-OS 1679 315).Furthermore, there are installations in a boiler with a train consisting of several pipes connected in parallel known in the pipes of the train, which are ausgebildei as a body for swirling the fuel gas. The flow resistance acting on the gas is considerably increased by these bodies, which on the one hand to a longer stay of the gas in the train, but on the other hand to an undesirable gas congestion leads, but not to an improved heat dissipation to the water surrounding the pipes (DT-OS 1679 315).

Aus einem Warmwasserspeicher ist ein in einem Heizrohr angeordneter Körper bekannt, der zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase und zur Rückführung von Kondenswasser zum Brenner dient, nicht jedoch zur Verbesserung der Wärmeabgabe der Heizgase an das das Heizrohr umspülende Wasser. A body arranged in a heating pipe is known from a hot water storage tank, which is used to reduce the flow rate of the heating gases and for the return of condensation water to the burner serves, but not to improve the heat transfer of the heating gases to the water around the heating pipe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Warmwasser-Hei/kessel der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad, insbesondere einen guten Wärmeübergang von dem Heizgas auf das Wasser aufweist, und der sich universell einsetzen läßt.The object of the present invention is therefore to provide a hot water boiler of the type mentioned at the beginning to create a high degree of efficiency, in particular good heat transfer from the heating gas on the water, and which can be used universally.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkammer und die Heizgaszüge nebeneinander in dem Kesselraum verlaufen und in den Heizgaszügen zur Bildung eines Ringraumes dienende Leitkörper angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved in that the combustion chamber and the heating gas flues are side by side run in the boiler room and serve in the heating gas flues to form an annular space Guide bodies are arranged.

Die Brennkammer und die Züge werden vorzugswL-ise durch waagerechtliegende Rohre gebildet. Diese Rohre sind so hintereinandergeschaltet. daß die in der Brennkammer erzeugten heißen Gase mit der erwärmten Luft zuerst durch den ersten und dann durch den zweiten Zug strömen. Von dem zweiten Zug treten diese Gase in den Kamin ein. Dadurch, daß die Brennkammer und die Züge nebeneinander liegen, ist es möglich, den Querschnitt der Züge so groß zu gestalten, daß sich in ihnen die Leitkörper zur Bildung des Ringraumes anordnen lassen. Hierdurch werden die Heizgase ohne nennenswerte Verluste gezwungen, außen an den die Züge bildenden Rohren zu strömen, so daß für einen guten Wärmeübergang gesorgt ist. In anderen Worten, es ist kein heißer Kern in dem Gasstrom vorhanden, der keine Wärme abgibt. Hierdurch wird auch eine hohe Dauerbelastung ;e Flächeneinheit bei gleichzeitigThe combustion chamber and the puffs are preferred formed by horizontal pipes. These pipes are connected in series. that those in the Hot gases generated with the heated air first through the first and then through the combustion chamber second train pour. From the second puff, these gases enter the chimney. In that the combustion chamber and the trains are next to each other, it is possible to make the cross-section of the trains so large that let the guide bodies be arranged in them to form the annular space. This means that the heating gases are without Significant losses forced to flow outside of the pipes forming the trains, so that for one good heat transfer is ensured. In other words, there is no hot core in the gas stream, that does not give off any heat. This also results in a high permanent load; e unit of area at the same time

geringem Strömungswiderstand und geringer Abgasumperatur erreicht.low flow resistance and low exhaust gas temperature achieved.

Da wegen der au Benliegenden Umlenkkammern die die Züge bildenden Rohre ohne Krümmungen durch den gesamten Kessel verlaufen, kann sich der den Ringraum bildende Leitkörper ebenfalls im wesentlichen durch den gesamten Zug erstrecken, so daß die gesamte Mantelfläche des den Zug bildenden Rohres für den Wärmeübergang ausgenutzt wird. Mit anderen Worten, es ist kein Bereich in dem Kessel vorhanden, in dem das den Zug bildende Rohr von Wasser umspült wird, aber nur ein geringer Wärmeübergang erfolgt.Because of the outer deflection chambers, the pipes forming the trains pass through without bends run the entire boiler, the guide body forming the annular space can also substantially extend through the entire train, so that the entire surface area of the tube forming the train is used for the heat transfer. In other words, there is no area in the kettle in the pipe forming the train is bathed in water, but only a small amount of heat is transferred.

Wenn der Kessel auf ein anderes Heizsystem, beispielsweise auf elektrische Widerstandsheizung, umgerüstet werden soll, ist es nur erforderlich, die den Ringraum bildenden Leitkörper und die die beiden Züge miteinander verbindenden Umlenkkammern zu entfernen und in den diese Züge bildenden Rohien sowie in dem die Brennkammer bildenden Rohr öffnungen auszubilden, so daß das Wasser die dann — auch an Stelle des herkömmlichen Brenners — angeordneten elektrischen Widerstandsheizelemente umspulen kann. Bei Lieferung des Kessels werden die ursprünglich aus der Kesselwand herausgeschnittenen Bleche für die Öffnungen der Züge in der Kesselwand mitgeliefert, so daß diese Bleche bei Umrüstung auf elektrische Widerstandsheizung, d. h. bei Abnahme der entsprechenden Umlenkkammer zum Verschließen und zum Anbringen der elektrischen Widerstandsheizelementc verwendet werden können.If the boiler is converted to a different heating system, for example to electrical resistance heating is to be, it is only necessary, the guide body forming the annulus and the two trains to remove interconnecting deflection chambers and in the raw materials forming these trains as well as in to form openings in the pipe forming the combustion chamber, so that the water then - also in place of the conventional burner - arranged electrical Can coil around resistance heating elements. When the boiler is delivered, the originally from the Boiler wall supplied with cut out sheets for the openings of the trains in the boiler wall, so that these sheets are converted to electrical resistance heating, d. H. upon acceptance of the corresponding Deflection chamber used to close and attach the electrical resistance heating elements can be.

Es laßt sich ein Normkessel herstellen, in dem je nach Verwendungszweck und nach Sltöinungsbedingungen unterschiedliche Leitkörper zur Bildung des Ringraumes angeordnet werden können.A standard boiler can be produced in which, depending on the intended use and on the cooling conditions different guide bodies can be arranged to form the annular space.

In vorteilhafter Weise können die Leitkörper zur BiI-dung des Ringraumes ausbaubar sein, um eine Anpassung an andere Betriebs- und Strömungszustände /u ermöglichen.The guide bodies can advantageously be used for formation of the annulus can be expanded in order to adapt to other operating and flow conditions / u enable.

In der Brennkammer kann in vorteilhafter Weise ein strömungsgünstig geformter Prallkörper angeordnet sein, der die flamme und die heißen Gase in Richtung auf die Wand des die Brennkammer bildenden Rohres ablenkt. Hierdurch wird bereits in der Bn nnkammcr ein guter Wärmeübergang erreicht.In the combustion chamber, a flow-favoring shaped impact body can be arranged in an advantageous manner be of the flame and the hot gases towards deflects onto the wall of the tube forming the combustion chamber. This is already in the Bn nnkammcr a good heat transfer is achieved.

Dieser Prallköroer kann /.ur Anpassung an verschicdene Flammengrößen in Achsrichtung der Brennkammer verstellbar sein.This Prallköroer can /.ur adaptation to different Flame sizes can be adjusted in the axial direction of the combustion chamber.

Weiterhin können die Leitkörper konische Stirnflächen aufweisen, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu bilden.Furthermore, the guide bodies can have conical end faces have in order to form the lowest possible flow resistance.

Auch ist es möglich, an der Außenseite der Leitkörper eine ein- oder mehrgängige Wendel vorzusehen. Hierdurch wird die Strömung in den Zügen in eine Dreh- oder Wirbelbewegung versetzt, wodurch der Wärmeübergang noch verbessert wird.It is also possible on the outside of the guide body to provide a single or multi-start helix. This turns the flow in the trains into a Rotating or whirling movement offset, whereby the heat transfer is still improved.

Insbesondere kann der Kesselraum als Zylinder mit waagerechter Achse ausgebildet sein, zu der die Achsen der Brennkammer und der Heizgaszüge parallel verlaufen. Bei dieser Ausfülirungsform sind drei Rohre, nämlich die Brennkammer und die beiden Züge nebeneinander in einem größeren, den Innenraum bildenden Rohr angeordnet, wobei die Brennkammer unten und die beiden Züge oben über der Brennkammer und nebeneinander liegen.In particular, the boiler room can be designed as a cylinder with a horizontal axis, to which the axes the combustion chamber and the hot gas flues run parallel. In this embodiment there are three pipes namely the combustion chamber and the two trains next to each other in a larger, the inner space forming Tube arranged with the combustion chamber below and the two trains above the combustion chamber and next to each other lie.

Schließlich ist es noch möglich, die das Mantelrohr ^ft5 des Kesselraums mit einem einen Boilerraum bildenden Rohrzylinder zu umgeben, um nicht nur Warmwasser für Heizzwecke, sondern auch zur direkten Warmwasserversorgung_t zur Verfügung zu steilen. An Stelle des Boilerraumes kann auch eine entsprechend eng gewundene Rohrwendel vorgesehen sein.Finally, it is also possible ^{to surround the jacket pipe ft} 5 of the boiler room with a pipe cylinder forming a boiler room in order to not only make hot water available for heating purposes, but also for direct hot water supply _t . Instead of the boiler space, a correspondingly tightly wound pipe coil can also be provided.

Der erfindungsgemäße Kessel eignet sich für die unterschiedlichsten Heizsysteme, d. h. für mit Heizöl betriebene Brenner, für Brenner, die mit den unterschiedlichsten Gasarten arbeiten und für Elektrobetrieb.The boiler according to the invention is suitable for the most diverse Heating systems, d. H. for burners operated with heating oil, for burners with a wide variety of Gas types work and for electric operation.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausfühningsbeispieles näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail. It shows

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kessels,F i g. 1 is a partially sectioned side view of a boiler,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-Il der Fig. 1.F i g. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Der in F i g. 1 dargestellte Kessel besteht atjs einem zylindrischen Mantelrohr 1, durch das der Kesselraum D gebildet wird. Dieser Kesselraum D ist von einem Boilerraum Eumgeben, der durch einen Rohrzylindcr 2 größeren Durchmessers gebildet ist.The in F i g. The boiler shown in FIG. 1 consists atjs a cylindrical jacket tube 1 through which the boiler room D is formed. This boiler room D is surrounded by a boiler room E, which is formed by a tubular cylinder 2 of larger diameter.

In dem Kesselraum D befinden sich die Brennkammer A, die durch ein Rohr 11 gebildet ist sowie die beiden Heizgaszüge B und C, die durch Rohre 12 und 1.3 gebildet sind.In the boiler room D are the combustion chamber A, which is formed by a pipe 11 and the two heating gas flues B and C, which are formed by pipes 12 and 1.3.

Das die Brennkammer A bildende Rohr 11 ist mit dem Rohr 12 des ersten Heizgaszuges C durch eine außenliegende Umlenkkammer 19 verbunden. Im Innern der Umlenkkammer 19 ist eine feuerfeste Auskleidung 20 vorgesehen, um die Strömungsrichtung entsprechend günstig zu beeinflussen.The tube 11 forming the combustion chamber A is connected to the tube 12 of the first heating gas flue C by an external deflection chamber 19. A refractory lining 20 is provided in the interior of the deflection chamber 19 in order to influence the direction of flow in a correspondingly favorable manner.

Die Rohre 12 und 13 sind durch eine Umlenkkammer 18 verbunden, die waagerecht liegt und, wie durch eine Schraube 22 angedeutet, abnehmbar ist. Auch diese Umlenkkammer 18 ist wie die Umlenkkammer 19 durch eine feuerfeste Auskleidung strömungsgünstig gestaltet.The tubes 12 and 13 are connected by a deflection chamber 18, which lies horizontally and, as by a Screw 22 indicated, is removable. This deflection chamber 18 is also like the deflection chamber 19 Streamlined design thanks to a fireproof lining.

Ein angedeuteter Brenner 9 befindet sich unterhalb der Umlenkkammer 18 auf einer Platte 10 an einem Ende der Brennkammer A. An indicated burner 9 is located below the deflection chamber 18 on a plate 10 at one end of the combustion chamber A.

In den beiden Heizgaszügen ßund Cbefindcn sich je einen Ringraum bildende Leitkörper 17, die konische Stirnflächen 15 aufweisen und mit Stützen 16 an dem zugehörigen Rohr 12 oder 13 befestigt sind. Diese Leitkörper sind mit einer dreigängigen Schnecke versehen, die durch Wendeln 14 gebildet ist. Diese Wendeln 14 beginnen nicht unmittelbar am Anfang des Leitkörpers 17, so daß die Strömung sich beruhigen kann, bevor sie durch die Wendeln erneut auf eine andere Bahn gezwungen wird. Durch die Strömung in dem Ringraum erfolgt eine gute WärmeabgaDC an die Rohre 112 und 13 und damit an das diese Rohre in dem Kesselraum D umspülende Heizwasser.In each of the two heating gas flues and C there are guide bodies 17 which form an annular space and which have conical end faces 15 and are fastened to the associated pipe 12 or 13 with supports 16. These guide bodies are provided with a three-flight worm, which is formed by helices 14. These spirals 14 do not begin immediately at the beginning of the guide body 17, so that the flow can calm down before it is again forced onto another path by the spirals. As a result of the flow in the annulus, there is good heat dissipation to the pipes 112 and 13 and thus to the heating water flowing around these pipes in the boiler room D.

Am Stutzen 7 tritt das Hei/wasser in den Kesselraum D ein und am Stutzen 6 aus. Am Stutzen 3 wird eine Wärme übertragende Flüssigkeit eingefüllt, die den kleinen Raum zwischen dem Boilerraum E und dem Kesselraum D füllt, um für einen guten Wärmeübergang von dem Kesselraum D zu dem Boilernium E zu sorgen. Mit 4 und 5 sind Wasserein- und -austritt für die Warmwasserversorgung bezeichnet.The hot water enters boiler room D at connection 7 and exits at connection 6. A heat-transferring liquid is filled in at the connection 3, which fills the small space between the boiler room E and the boiler room D in order to ensure good heat transfer from the boiler room D to the boiler room E. With 4 and 5 water inlet and outlet for the hot water supply are designated.

Kin Abgasstutzen verbindet das den Heizgaszug B bildende Rohr 13 mit dem Schornstein oder Kamin.The flue gas nozzle connects the pipe 13 forming the heating gas flue B to the chimney or chimney.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist in der Brennkammer A ein Prallkörper 23 angeordnet, der entsprechend strömungsgünstig gestaltet ist, um die Flamme und die heißen Gase nach außen in Richtung auf das Rohr 11 zu lenken, wo die heißen Gase durch die freigelassenen Räume 24 strömen. Dieser Prallkörper 23 ist, wie durch den Pfeil P angedeutet, in Achsrichtung der Brennkammer A verschiebbar, um eine AnpassungAs can be seen from the drawing, a baffle 23 is arranged in the combustion chamber A , which is designed in a correspondingly flow-favorable manner in order to direct the flame and the hot gases outwards in the direction of the pipe 11, where the hot gases pass through the vacated spaces 24 stream. This impact body 23 is, as indicated by the arrow P , displaceable in the axial direction of the combustion chamber A in order to adapt

an verschiedene Flanimengrößen und Brennerarien zu ermöglichen.to allow different sizes of flanim and burner arias.

Die beispielsweise bei Ölbetrieb aufgewärmten und mit Luft gemischten verbrannten Gase strömen aus der Brennkammer A durch die Umlenkkammer 19 in den durch das Rohr 13 gebildeten Heizgaszug B. Hier sorgt der erste Leilkörper 17 und die entsprechenden Wendeln 14 für einen guten Wärmeübergang. Durch die Umlenkkammer IfI auf der anderen Seite strö Gasluftgemisch in den durch das Rohr 12 geb zweiten Heizgaszug C. Der Leitkörper 17 dieses C arbeitet in gleicher Weise. Am Abgasstutzen das Luft-Gas-Gemisch dann mit verhältnismäßig ger Endtemperatur aus dem Heizkessel aus und Schornstein ein. Hierdurch ergibt sich ein sehr ger Wirkungsgrad.For example, warmed in oil operation and mixed with air combusted gases flow from the combustion chamber A through the guide chamber 19 in the space formed by the pipe 13 hot gas flue B. Here, makes the first Leilkörper 17 and the corresponding coils 14 for a good heat transfer. Due to the deflection on the other side IfI strö gas air mixture in the buildings through pipe 12 second heating gas flue C. The guide body 17 of this C operates in the same manner. At the flue gas nozzle, the air-gas mixture is then removed from the boiler and the chimney on with a relatively low end temperature. This results in a very low level of efficiency.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hot water boilers! for a collective heating system, with a combustion chamber and two of these hot gas flues connected in series, which are arranged in the boiler room filled with heating water, the combustion chamber being connected to the first hot gas flue and the first hot gas flue to the second hot gas flue through deflection chambers attached outside the boiler room, characterized in, that the combustion chamber (A) and the heating gas flues (ß, Q run side by side in the boiler room (D) and in the heating gas flues (ß, Q to form an annular space serving guide bodies (17) are arranged.

2. Hot water boiler according to claim 1, characterized in that the guide body (17) can be removed are.

3. Hot water boiler according to claim 1 or 2, characterized in that a strömungsgünsiig shaped impact body (23) is arranged in the combustion chamber (A).

4. Hot water boiler according to claim 3, characterized in that the impact body (23) is adjustable in the axial direction of the combustion chamber (A).

5. hot water boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the guide body (17) have conical end faces (15).

6. hot water boiler according to claim 1, 2 or 5, characterized in that on the outside the wedge body (17) has a single or multiple helix (14).

7. Hot water boiler according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the boiler room (D) is designed as a cylinder with a horizontal axis, to det the axes of the combustion chamber (A) and the heating gas flues (ß. Q run parallel .

8. Hot water boiler according to claim 7, characterized in that the jacket tube (1) of the boiler room (D) is surrounded by a tubular cylinder (2) forming a boiler room (E).