DE2433826B2 - Gliederheizkessel für eine Sammelheizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gliederheizkessel für eine Sammeiheizungsanlage, mit einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe und mit einer zylindrischen Brennkammer, die von ringförmigen Rauchgas- und Heizwassei'kanälen umgeben ist, welche einerseits über einen örtlichen Druckabfall erzeugende Durchlaß-Öffnungen mit der Brennkammer und andererseits mit einer Abgaskammer verbunden sind.

Es ist bekannt, daß der Wärmeübertragungskoeffizient eines Konvektionskanals für heiße Gase auf Wasser, das durch den Kessel läuft, eine Funktion der Gasturbulenzen im Konvektionskanal ist. Bei bekannten Kesseln ist diese Gasturbulenz relativ schwach und wird praktisch nur durch die Einschaltung von Schikanen verstärkt, die entlang der Konvektionskanäie verteilt sind. Um die Abgastemperatur vor dem Schornstein auf 100° bis 150° zu senken, muß die Länge der Konvektionskanäie relativ groß sein. Da der Preis der Kessel im wesentlichen proportional zum Gewicht des für seine Herstellung verwendeten Gußeisens ist, setzt man alles daran, die Leistung erhöhen und die Länge der Konvektionskanäie verringern zu können, indem man den Wärmeübertragungskoeffizienten erhöht

Gemäß einem älteren Vorschlag (DE-AS 22 41 928) ίο ist für einen Sammelheizungs-Gliederkessel mit einer Brennkammer und Rauchgaskanälen, die zumindest teilweise die Brennkammer senkrecht zur Kesselachse umschließen sowie durch Einlaßöffnungen in der Brennkammerwand mit dieser Kammer verbunden sind, is vorgesehen, daß die Einlaßöffnungen tangential zur Wandung des Rauchgaskanal angeordnet sind. Hierdurch soll erreicht werden, den Rauchgasen beim Übergang von der Brennkammer zum Konvektionsteil eine hohe Geschwindigkeit zu vermitteln, die eine kräftige Wirbelbildung zur Folge hat, was zu einer intensiven Wärmeabgabe der Rauchgase führt und wodurch besondere Wirbel- oder Turbulenzeinrichtungen überflüssig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gliederheizkessel der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß der Druck in der Brennkammer erhöht wird, um die Geschwindigkeitsbereiche, die Temperaturen und die Drücke in dieser Brennkammer von äußeren Bedingungen weniger abhängig zu machen, sowie gleichzeitig den Wärmeübergang zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaß-Öffnungen als Einblasdüsen ausgebildet und in gleichen Abständen über den Umfang der Wand des an die Brennkammer anschließenden Rauchgaskanals sowie über dessen Länge verteilt angeordnet sind.

Im Gegensatz zu dem älteren Vorschlag, wobei pro

Gaskanal nur eine Einlaß-Öffnung großen Querschnitts

«ο vorgesehen ist, hält das wiederholte Einblasen von Gasen über Düsen an verschiedenen Stellen jedes Gaszugs die Sekundärbewegung der Gase in einem wesentlichen Bereich jedes Zuges aufrecht, so daß der Wärmeübergangskoeffizient lange auf hohem Niveau bleibt.

Die mehrfache Anordnung von Düsen gemäß der

Erfindung hat darüber hinaus den wesentlichen Vorteil, daß eine Konzentration von Wärmebelastungen an bestimmten Punkten, die Spannungen im Material hervorrufen, vermieden wird.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 in F i g. 2;
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in F i g. 1;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in F i g. 1; F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 1;

F i g. 5 einen abgewickelten Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2;

Fig.6 einen Querschnitt durch einen Gaskanal in vergrößertem Maßstab mit einer Darstellung der Sekundärbewegungen der Gasmischung.

Der Gliederheizkessel von F i g. 1 weist ein vorderes Kesselglied 1, ein hinteres Kesselglied 2, drei mittlere Kesselglieder 3 und ein Ausdehnungsgefäß 4 auf, das am hinteren Kesselglied 2 befestigt ist. Das vordere Kesselglied 1 weist eine öffnung 5 zur Aufnahme eines Brenners 6 auf, weicher die Brennkammer 7 beheizt, die

von den Innenwänden des vorderen Kesselgliedes 1 und des hinteren Kesselglieds 2 sowie von den Innenwänden 8 der mittleren Kesselglieder 3 begrenzt ist

Im hinteren Kesselglied 2 befinden sich die Zugänge für sechs Rauchgaskanäle 9 in Form von ringförmigen Segmenten (Fig.2), die konzentrisch zur Längsachse der Brennkammer 7 liegen.

Wie die Fig.2 erkennen läßt, ist jedes mittlere Kesselglied 3 ringförmig ausgebildet, wobei die Innenwände 8 die zylindrische Brennkammer umschließen und die die Kesselglieder 3 durchsetzenden Rauchgaskanäle 9 parallel zur Brennkammerachse verlaufen. Jedes mittlere Kesselglied 3 ist ein hohler Gußkörper, und die für das zu erwärmende Wasser vorgesehenen Innenräume 3a (Heizwasserkanäle) sind an einen Rücklaufsammler 10 sowie Vorlaufsammler U angeschlossen, die aus diametral angeordneten öffnungen der einzelnen Kesselglieder gebildet werden.

In der Brennkammer liegt ein wasserdurchflossenes Ringelement 13, das durch radiale Hohlkörper bildende Segmente 12 mit den Heizwasserkanälen 3a verbunden und aus Hohlgliedern gebildet ist die gleich breit wie die mittleren Kesselglieder 3 sind. Mit radialem Abstand zu den Ringelementen 13 sind Rippen von geringerer Breite als die Ringelemente 13 vorgesehen, die einmal die Wand 16 der Rauchgaskanäle 17,18 begrenzen. Die Wand 16 wird von einer kreisförmigen Rippe der Kesselglieder 1, 2 und 3 gebildet während die Wände der Rauchgaskanäle 17, 18 durch von dieser inneren Wand 16 ausgehende außen liegende spiralförmige Rippen 19,20 gebildet werden.

Erfindungsgemäß sind in der Wand 16 des an die Brennkammer 7 anschließenden Rauchgaskanals 17,18 Durchlaß-Öffnungen, die als EinblasdUsen 21 ausgebildet sind, angeordnet und diese Düsen 21 sind in gleichen Abständen über den Umfang der Wand 16 und über die Länge der Raurhgaskanäle 17,18 verteilt angeordnet.

Das vordere Kesselglied 1 und das hintere Kesselglied 2 sind im wesentlichen gleichartig wie die mittleren Kesselglieder 3 ausgebildet; insofern erübrigt sich eine nähere Beschreibung. Zu erwähnen ist jedoch, daß zwischen dem vorderen Kesselglied 1 und dem anschließenden mittleren Kesselglied 3 Spalte 22 vorhanden sind, die einerseits mit den Rauchgaskanälen 9, andererseits mit der Brennkammer 7 in Verbindung sind, so daß Abgase aus den Rauchgaskanälen 9 in die Brennkammer rückgeführt werden, um den Druck in den Rauchgaskanälen 9 besser auszugleichen und die Gastemperatur in diesen Kanälen gleichmäßiger zu machen derart daß die Wärmeübertragung besser verteilt wird.

Die spiralförmigen Rippen 19, 20 sind um 180° versetzt zueinander angeordnet wie auch die Abgaskammern 14 und 15, von denen die eine unmittelbar mit dem Abgasstutzen, die andere mit dem Gehäuse 36 des Brenners 6 verbunden ist in welchem ein Ventilator 37 angeordnet ist der Frischluft und Abgase in die Brennkammer einführt

Der von der Wand 16 und den Rippen 19 bzw. 20 begrenzte Querschnitt der Rauchgaszüge 17,18 ist, wie F i g. 6 zeigt annähernd rechteckig, wobei die Einblas düsen im mittleren Bereich des Querschnitts angeordnet sind. Ferner wird, wie F i g. 5 zeigt, der Querschnitt der Rauchgaskanäle von der einen Einblasdüse 21 zur nächsten allmählich kleiner und nimmt erneut plötzlich gegenüber jeder Düse zu. Dieser Querschnitt wird gewählt um die durch die Abkühlung entstehende Verringerung des Gasvolumens sowie die neuen Bedingungen zu berücksichtigen, die mit jeder Wiedereinführung von Rauchgasen entstehen. Der Querschnitt wird so berechnet daß eine im wesentlichen konstante Gasströmungsgeschwindigkeit in den Abgaszügen erhalten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gliederheizkessel für eine Sammelheizungsanlage, mit einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe und mit einer zylindrischen Brennkammer, die von ringförmigen Rauchgas- und Heizwasserkanälen umgeben ist, welcher einerseits über einen örtlichen Druckabfall erzeugende Durchlaß-Öffnungen mit der Brennkammer und andererseits mit einer Abgaskammer verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaß-Öffnungen als Einblasdüsen (21) ausgebildet und in gleichen Abständen über den Umfang der Wand (16) des an die Brennkammer (7) anschließenden Rauchgaskanals (17, 18) sowie über dessen Länge verteilt angeordnet sind.

2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (16) des an die Brennkammer (7) anschließenden Rauchgaskanals (17, 18) durch eine kreisförmige innere Rippe der Kesselglieder (1,2,3) gebildet ist und die Wände der Rauchgaskanäle (17, 18) durch von der inneren Rippe ausgehende äußere spiralförmige Rippen 19, 20) gebildet sind.

3. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der mittleren Kesselglieder (3) und des hinteren Kesselgliedes (2) an der Wand (16) des Rauchgaskanals (17, 18) Ringelemente (13) mit Heizwasser-Kanälen angeordnet sind, die zusammen mit der Wand (16) Rauchgaskanäle (9) einschließen und einerseits mit den Einblasdüsen (21) und andererseits am vorderen Kesselglied (1) über Spalte (22) mit der Brennkammer (7) in Verbindung stehen.

4. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen Rippen (19, 20) um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.

5. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rauchgaskanäle (17, 18) annähernd rechteckig ausgebildet und die Einblasdüsen (21) im mittleren Bereich des Querschnitts angeordnet sind.

6. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abgaskammern (14, 15) vorgesehen sind, von denen eine mit dem Abgasstutzen, die andere mit dem Gehäuse (36) des Brenners (6) und der Brennkammer (7) verbunden ist.