DE2155583C3

DE2155583C3 - Water heating boiler with a turn burner

Info

Publication number: DE2155583C3
Application number: DE19712155583
Authority: DE
Inventors: Michio Hamamatsu Shizuoka Yamamoto (Japan)
Original assignee: Nippon Gakki Seizo KJC., Hamamatsu, Shizuoka (Japan)
Priority date: 1970-11-13
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1976-07-01

Description

*5* 5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizungskessel mit einem Sturzbrenner, der mit einem in eine Brennkammer ragenden Zugrohr versehen ist sowie mit einem an das untere Ende der Brennkammer anschließenden im wesentlichen horizontalen Feuerraum. 3<>The invention relates to a water heating boiler with a lintel burner with a in a Combustion chamber protruding draw tube is provided and with a connecting to the lower end of the combustion chamber essentially horizontal firebox. 3 <>

Ein derartiger Wasserheizungskessel ist aus der Zeitschrift »Sanitäre Technik«. 8/1956. S. 305 bis 308. bekannt, wobei jedoch die Flamme vollständig in dem horizontalen Feuerraum liegt. Die Nachteile dieser Ausführung sind, daß die Flamme gegen den Kesselboden schlägt und dabei ein starkes Verbrennungsgeräusch entsteht und daß das Wasser im wesentlichen nicht unmittelbar durch die Flamme sondern von den Abgasen geheizt wird. Die heißeste Stelle der Flamme wird überhaupt nicht ausgenutzt, was einen schlechten 4<> Wirkungsgrad zur Folge hat. Auch bei den Heizkesseln gemäß der deutschen Auslegeschrift 10 94 955 und der Schweiz. Patentschrift 3 45 729 liegt die Flamme sehr hoch oben in dem Kessel, wodurch auch hier nur eine unzulängliche Aufheizung des Wassers erreicht werden kann.Such a water heating boiler is from the magazine "Sanitäre Technik". 8/1956. Pp. 305 to 308. known, but the flame lies entirely in the horizontal furnace. The disadvantages of this Execution are that the flame strikes against the boiler bottom and thereby a strong combustion noise arises and that the water essentially does not flow directly through the flame but from the Exhaust gases is heated. The hottest part of the flame is not used at all, which is a bad 4 <> Efficiency results. Also with the boilers according to the German Auslegeschrift 10 94 955 and the Switzerland. Patent 3 45 729 the flame is very high up in the kettle, so here too only one insufficient heating of the water can be achieved.

Bei den aus der deutschen Auslegeschrift 1118 429 und dem deutschen Gebrauchsmuster 19 56 940 bekannten Heizkesseln, die jeweils mit einer Heizschlange versehen sind, liegt die Brennerflamme im obersten 5< > Bereich des Heizkessels. Diese Kessel weisen somit den Nachteil auf, daß sehr ungleiche Temperaturen des Heizwassers auftreten. Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es natürlich möglich, die Höhe des Kessels zu verringern, wodurch aber das Fassungsvermögen vermindert wird und bei der Entnahme von sehr großen Flüssigkeitsmengen Tempcraturschwankungen auch nur unvollkommen vermieden werden können, da dann das nachströmende Frischwasser nicht schnell genug erwärmt werden kann. Diese Erkenntnis hat demnach *> zu der Anwendung von Heizschlangen geführt, die aber relativ kompliziert sind und meistens auch nur das schnelle Heizen von relativ kleinen Durchsätzen gewähren, falls nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden.In the case of the German Auslegeschrift 1118 429 and the German utility model 19 56 940 known In boilers that are each provided with a heating coil, the burner flame is in the top 5 < > Boiler area. These boilers thus have the disadvantage that very unequal temperatures of the Heating water occur. To avoid this disadvantage, it is of course possible to increase the height of the boiler decrease, but this reduces the capacity and when removing very large ones Liquid quantities, temperature fluctuations can only be imperfectly avoided because then the fresh water flowing in cannot be heated up quickly enough. This knowledge therefore has *> led to the use of heating coils, which are relatively complicated and mostly just that allow rapid heating of relatively small throughputs, unless special precautions are taken will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserheizungskessel zu schaffen, der bei großem Fassungsvermögen einen einheitlichen Temperaturverlauf längs der gesamten Kesselhöhe gewährleistet ohne daß dabei ein störendes Verbrennungsgeräusch auftritt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand vojn unteren Ende des Zugrohres bis' zum unteren Ende der Brennkammer iin wesentlichen der effektiven Länge der Brennerflamme entsprichtThe invention has for its object to provide a water heating boiler, which at large Capacity ensures a uniform temperature profile along the entire height of the boiler without that an annoying combustion noise occurs. This object is achieved according to the invention, that the distance from the lower end of the draw tube to the lower end of the combustion chamber is essentially corresponds to the effective length of the burner flame

Der Wasserheizungskessel nach der Erfindung benötigt zum Einbau nur eine verhältnismäßig kleine Bodenfläche und erzeugt im Betrieb nur ein geringes zulässiges Verbrennungsgeräusch. Außerdem hat der erfindungsgemäße Wasseriieizungskessel einen besseren thermischen Wirkungsgrad und eignet sich insbesondere zur Anwendung als Raumheizvorrichtung und/oder als Warmwasserabgabevorrichtung imHaushalt The water heating boiler according to the invention requires only a relatively small one for installation Floor area and generates only a low permissible combustion noise during operation. Besides, the Wasseriieizungskessel according to the invention a better thermal efficiency and is particularly suitable for use as a room heating device and / or as a domestic hot water dispenser

Ein Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Figuren beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment will now be described with reference to the figures. It shows

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Versuchsheizungskessels, 1 is a schematic sectional view of an experimental heating boiler,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Temperaturverlaufes in dem Versuchsheizungskessel nach F i g. ι,2 shows a graphic representation of the temperature profile in the experimental boiler according to FIG. ι,

Fig.3 eine Schnittansicht eines ausgeführten Wasserheizungskessels. 3 is a sectional view of an executed water heating boiler.

Um die Bodenfläche zum Einbau eines Boilers mit großem Speichervolumen herabzusetzen wurde zuerst ein zylindrischer Kessel mit einer wesentlichen vertikalen Länge und verhältnismäßig kleinem Durchmesser hergestellt. Ein Druckstrahlbrenner wurde am oberen Ende dieses Trommelkessels angeordnet, so daß die Brennerflamme nach unten in eine zylindrische Brennkammer innerhafb des Trommelkessels gerichtet war. Auf diese Weise konnte die Bodenfläche zum Finbau des Boilers um die Länge des Brenners verringert werden, welcher bei horizontaler Anordnung an einer Seite des Boilers um eine wesentliche Strecke über die Seitenwand des Trommelkessels hinausragen würde.In order to reduce the floor space for the installation of a boiler with a large storage volume, it was first a cylindrical kettle of substantial vertical length and relatively small diameter manufactured. A pressure jet burner was placed at the top of this drum shell so that the Burner flame was directed downward into a cylindrical combustion chamber within the drum shell. In this way, the floor space for building the boiler could be reduced by the length of the burner be, which in a horizontal arrangement on one side of the boiler by a substantial distance over the The side wall of the drum shell would protrude.

Desweiteren wurde das Verbrennungsgeräusch, welches in einem üblichen Boiler mit horizontaler Flamme sehr wesentlich ist (etwa 70 Phon) und außerdem als sehr störend empfunden wird, da es Komponenten hoher Energie in dem niedrigen Frequenzbereich unterhalb 180 Hz aufweist auf etwa 48 Phon vermindert, da kein Aufprallen der Brennerflamme auf die Kesselwand vorliegt. Auch die Schallenergie in dem niedrigen Frequenzbereich wurde wesentlich herabgesetzt und das resultierende Geräusch enthielt hauptsächlich Komponenten hoher Frequenz, die leicht gedämpft werden können. Auf diese Weise wurde ein außerordentlich ruhiger Boiler geschaffen. Da jedoch dieser Boiler für ein großes Speichervolumen geschaffen wurde, war seine Höhe zu groß, so daß sich ungleiche Temperaturen der erwärmten Flüssigkeit entlang der Höhe des Boilers ergaben.Furthermore, the sound of combustion, which occurs in a conventional boiler with a horizontal flame is very essential (about 70 Phon) and is also perceived as very annoying, since there are components high energy in the low frequency range below 180 Hz reduced to about 48 Phon, as there is no impact of the burner flame on the boiler wall. Also the sound energy in that low frequency range was substantially degraded and the resulting noise mainly contained High frequency components that can be easily attenuated. In this way a extremely quiet boiler created. However, since this boiler was created for a large storage volume was, its height was too great, so that unequal temperatures of the heated liquid along the height of the boiler.

Der hohle, zylindrische Versuchsheizungskessel nach Fig. 1 hatte eine Höhe von 900mm, einen inneren Durchmesser von 200 mm und einen äußeren Durch messer von 270 mm. Ein Druckstrahlbrenner wurde am oberen Ende des Heizungskessels angeordnet und die Brennerflamme war nach unten in die Brennkammer gerichtet. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter horizontaler Feuerraum ist am unteren Ende an die Brennkammer angeschlossen und mit demselben verbunden. The hollow, cylindrical experimental boiler of FIG. 1 had a height of 900 mm, an inner one Diameter of 200 mm and an outer diameter of 270 mm. A pressure jet burner was on Located at the top of the boiler and the burner flame was down into the combustion chamber directed. A horizontal furnace, not shown in the drawing, is at the lower end to the Combustion chamber connected and connected to the same.

Für die verbrannten Gase sind senkrechte Rauchkanäle vorgesehen, die mit dem horizontalen Feuerraum verbunden sind. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen U-förmiger Kanal erreicht, der eine gute Verbrennung und einen guten Wärmeübergang ge-Vertical smoke channels are provided for the burned gases, those with the horizontal combustion chamber are connected. In this way, a substantially U-shaped channel is achieved which has a good Combustion and good heat transfer

währleistet. Bei einem Versuch mit eini;m Zugrohr von 70 mm Innendurchmesser konnte eine Wärmeleistung von 30.000 kcal pro Stunde erreicht werden. Bei einem Abstand des unteren Endes 2a des Zugrohres von 70 mm von der oberen inneren Wand des Heizungskessels 1 zeigt die Temperatur der äußeren Wandoberfläche des Heizungskessels einen wie durch die ununterbrochene Kurve in F i g. 2 dargestellten Verlauf. Dabei entspricht die Temperatur des erwärmten Wassers etwa der Temperatur der Kesselwand an der entsprechenden Stelle. Somit ergibt sich eine wesentliche Differenz der Temperatur des erwärmten Wassers zwischen dem unteren und dem oberen Teil des Wassers im Heizungskessel. Außerdem weist die Brennerflamme eine effektive Länge in der Größenordnung von nur 500 mm auf, sofern die effektive Länge der Brennerflamme bis zu einem Punkt entlang der vertikalen Länge des Heizungskessels reicht, bei dem die Differenz der Temperatur des erwärmten Wassers innerhalb 10⁰C liegt und die Ramme für das unterhalb dieses Punktes liegende Wasser nur eine geringe Wirksamkeit hat.ensures. In a test with a single m drawtube with an internal diameter of 70 mm, a heat output of 30,000 kcal per hour could be achieved. At a distance of the lower end 2a of the draft tube of 70 mm from the upper inner wall of the boiler 1, the temperature of the outer wall surface of the boiler shows a temperature as indicated by the uninterrupted curve in FIG. 2 curve shown. The temperature of the heated water corresponds roughly to the temperature of the boiler wall at the corresponding point. This results in a significant difference in the temperature of the heated water between the lower and the upper part of the water in the boiler. In addition, the burner flame has an effective length on the order of only 500 mm, provided that the effective length of the burner flame extends to a point along the vertical length of the boiler at which the difference in the temperature of the heated water is within 10 ⁰ C and the The ram has little effectiveness for the water below this point.

Bei einem anderen Versuch, wobei ein Zugrohr mit wesentlich größerer Länge verwendet wurde, war das untere Ende 2b des Zugrohres in einem Abstand von 300 mm von der oberen inneren Wand des Heizungskesseis angeordnet. Nach der Erwärmung hatte die äußere Wand des Heizungskessels einen Temperaturverlai'f wie er in F i g. 2 durch die gestrichelte Kurve gekennzeichnet ist. Aus diesem zweiten Versuch ist erkennbar, daß wenn die Brennerflamme durch ein wesentlich längeres Zugrohres nach unten verschoben ist, das Wasser in dem Heizungskessel auch in seinem unteren Bereich erhitzt und damit eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur des Heizwassers im gesamten Heizungskessel erreicht wird.In another experiment, in which a draft tube of much greater length was used, the lower end 2b of the draft tube was arranged at a distance of 300 mm from the upper inner wall of the boiler. After the heating, the outer wall of the boiler had a temperature curve as shown in FIG. 2 is indicated by the dashed curve. From this second experiment it can be seen that if the burner flame is shifted downwards through a much longer draft tube, the water in the boiler is also heated in its lower area and thus a substantially uniform temperature of the heating water is achieved in the entire boiler.

Die Fig.3 zeigt einen Heizungskessel 1 zur Aufnahme des zu erhitzenden Wassers. Dieser Heizungskessel 1 hat einen im wesentlichen U-förmigen Verbrennungskanal mit einer senkrechten Brennkammer, die mit einem horizontalen Feuerraum 4 verbunden ist, sowie mit zwei senkrechten Rauchkanälen 5 für die verbrannten Gase. Ein Zugrohr 2 ragt von einem Gebläse 12 des Brenners nach unten und läßt einen Abstand frei, der im wesentlichen der effektiven Länge der Brennerflamme entspricht. Innerhalb des Zugrohres 2 ist eine Düse (nicht dargestellt) zur Einleitung der Brenngase angeordnet, und eine Gasströmungsregelplatte (nicht dargestellt) ist in der Nähe des unteren Endes des Zugrohres 2 vorgesehen. Die Rauchkanäle 5 sind am oberen Ende mit einem Abgasstutzen 6 verbunden, der die verbrannten Gase durch einen Schornstein in die Atmosphäre ableitet An einer Seite des Heizungskesseis I ist ein Fenster 7 zum Beobachten der Brennerflamme und eine öffnung 8 zur Rußentfernung vorgesehen. An der anderen Seite des Heizungskessels t ist eine Kaltwasserzuführung 9 und eine Warmwasserabführung 10 angeordnet Eine Frischiuftzufuhröffnung It liegt über und in der Nähe der oberen Wand des Abgasstutzens 6.3 shows a heating boiler 1 for receiving the water to be heated. This boiler 1 has an essentially U-shaped combustion channel with a vertical combustion chamber, which is connected to a horizontal furnace 4, and with two vertical smoke channels 5 for the burned gases. A draw tube 2 protrudes downward from a fan 12 of the burner and leaves one Clearance that corresponds essentially to the effective length of the burner flame. Inside the draw tube 2, a nozzle (not shown) for introducing the fuel gases is arranged, and a gas flow control plate (not shown) is provided near the lower end of the draw tube 2. The smoke channels 5 are connected at the upper end to an exhaust pipe 6, which the burned gases through a Chimney discharges into the atmosphere On one side of the boiler I is a window 7 for observation the burner flame and an opening 8 for removing soot. On the other side of the heating boiler t is a cold water supply 9 and a A fresh air supply opening It is located above and in the vicinity of the upper one Wall of the exhaust outlet 6.

Das Gebläse 12 ist über ein zum Zwecke der Wartung schwenkbares Gelenk 13 an dem Heizungskessel befestigt Der Heizungskessel 1 ist von einem Außengehäuse 14 umhüllt, das mit einem wärmeisolierenden und schalldämpfenden Material 15 ausgekleidet ist.The fan 12 is attached to the heating boiler via a pivot 13 which can be pivoted for the purpose of maintenance attached The boiler 1 is encased in an outer housing 14 with a heat insulating and sound absorbing material 15 is lined.

Um das Wasserspeichervolumen des Boilers weiter zu vergrößern ist es lediglich erforderlich, den Abstand der inneren Seitenwand des Heizungskessels vom Zugrohr 2 zu verkleinern, wobei die innere Seitenwand des Heizungskessels näher an den Umfang des Zugrohres zu liegen kommt wie durch die zwei gestrichelten Linien in der Fig.2 angedeutet ist. In diesem Fall kann die engere innere Seitenwand des Heizungskessels auch als Zugrohr dienen, so daß kein separates Zugrohr erforderlich ist.In order to increase the water storage volume of the boiler further, it is only necessary to increase the distance the inner side wall of the boiler from the draft tube 2 to reduce, the inner side wall of the boiler comes to lie closer to the circumference of the draw pipe, as through the two dashed lines in Fig.2 is indicated. In In this case, the narrower inner side wall of the boiler can also serve as a draft tube, so that no separate draw tube is required.

Da der Lufteinlaß nahe an dem Abgasstutzen liegt kann die einströmende Frischluft an dieser Stelle des Gerätes vorgewärmt werden, um somit den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. Desweiteren ist die Verbrennung nach unten gerichtet wodurch die senkrechte Brennkammer eine größere Länge erhält als bei dem üblichen Heizungskessel mit horizontalem Brenner. Damit erhalten die senkrechten Rauchkanäle für die verbrannten Gase auch eine größere Länge. Auch diese Vorteile tragen zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Boilers bei.Since the air inlet is close to the exhaust port, the incoming fresh air can at this point of the Device must be preheated in order to improve the thermal efficiency. Furthermore is the Combustion directed downwards, which gives the vertical combustion chamber a greater length than with the usual heating boiler with a horizontal burner. This gives the vertical smoke channels a greater length for the burnt gases. These benefits also help improve the thermal efficiency of the boiler.

Außerdem kann durch Verwenden einer vertikalen Brennkammer entsprechender Länge das Aufprallen der Brennerflamme auf die Wand des Trommelkessels verhindert und somit das Verbrennungsgeräusch während des Betriebs vermindert werden.In addition, by using a vertical combustion chamber of appropriate length, the impact can be avoided the burner flame on the wall of the drum shell and thus prevents the combustion noise during of operation can be reduced.

Bei einem Vergleich des Verbrennungsgeräusches eines Heizungskessels nach der vorliegenden Erfindung mit einem üblichen Heizungskessel konnte mit Hilfe eines Schallmeßgerätes festgestellt werden, daß die Schallintensität der üblichen Heizungskessel 55 Phon beträgt bei der Messung nach einer A-Kurve, 70 Phon (B-Kurve) und 80 Phon (C-Kurve), im Gegensatz zu der geringen Schallintensität des erfindungsgemäßen Heizungskessels, welche 48 Phon (A-Kurve), 58 Phon (ß-Kurve) und 63 Phon (C-Kurve) betrug.When comparing the combustion noise of a heating boiler according to the present invention With a conventional heating boiler it could be determined with the help of a sound meter that the The sound intensity of conventional heating boilers is 55 Phon when measured according to an A-curve, 70 Phon (B curve) and 80 Phon (C curve), in contrast to the low sound intensity of the heating boiler according to the invention, which was 48 phon (A curve), 58 phon (β curve) and 63 phon (C curve).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Water heating boiler with a lintel burner with an S protruding into a combustion chamber Ztigrohr is provided and with a connecting to the lower end of the combustion chamber substantially horizontal furnace, characterized in that the distance from the lower End of the draw tube (2) to the lower end of the »° combustion chamber, essentially of the effective length corresponds to the burner flame

2. Water heating boiler according to claim 1, characterized in that the draw tube (2) surrounding area of the boiler bore a »5 smaller cross-section ds the combustion chamber.

3. Water heating boiler according to the claims! and 2, characterized in that the combustion chamber (4) through vertical tubular smoke channels (5) *> with one near a fresh air inlet (11) arranged exhaust pipe (6) is connected.