DE2433826C3 - Gliederheizkessel für eine Sammelheizungsanlage - Google Patents
Gliederheizkessel für eine SammelheizungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gliederheizkesscl für eine Sammelheizungsanlage, mit einem Brenner für
flüssige oder gasförmige Brennstoffe und mit einer zylindrischen Brennkammer, die von ringförmigen
Rauchgas- und Heizwasserkanälen 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 Gasi: 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 Konvektionskanäle verteilt
sind. Um die Abgastemperatur vor dem Schornstein auf
100° Ws 150° zu senken, muß die Länge der Konvektionskanäle 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
Konvektionskanäle verringern zu können, indem man den Wärmeübertragungskoeffizienten erböht-
Gemäß einem älteren Vorschlag (DE-AS 22 41 928)
ίο ist für einen Sarnmelheizungs-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,
J^ vorgesehen, daß die Einlaßöffnungen tangential zur
Wandung des Rauchgaskanales angeordnet sind. Hierdurch soll erreicht werden, den Rauchgasen beim
Obergang 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^wn die Geschwindigkeitsbereiche, die Temperaturen und die Drücke in dieser Brennkammer von äußeren Bedingungen weniger abhängig zu machen, sowie gleichzeitig den Wärmeübergang zu erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gliederheizkessel der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß der Druck in der Brennkammer erhöht wird^wn 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-Öffnun/ großen Querschnitts
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 l-l in F i g. 2;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie !1-Il in Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-Ill in Fig. 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 F i g. 2;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-Ill in Fig. 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 F i g. 2;
Fig.6 einen Querschnitt durch einen Gaskanal in
vergrößertem Maßstab mit einer Darstellung der Sekundärbewegungen der Gasmischung.
Der Gliederheizkessel von Fig. I 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. welcher 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 11
angeschlossen, die aus diametral angeordneten Öffnungen dei· 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? anschließenden Rauchgaskanals 17,18
Durchlaß-Öffnungen, die als Einblasdüseri 21 ausgebildet sind, angeordnet, und diese Düsen 21 sind in gleichen
Abständen über den Umfang der Wand 16 und über die Länge der Rauchgaskanäle 17,18 verteilt angeordnet.
Das vordere Kesselglied 1 und das hintere Kesselglied 2 sind im wesentlichen gleichartig wie die mittleren
Kesselgüeder 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
ίο 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 Einblasdüsen 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 Gassirömungsgeschwindigkeit in den Abgaszügen erhalten
wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
- Patentansprüche:J, 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 Rauchgaskanal (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 Rauchgaskanal (17, 18) «larch eine kreisförmige innere Rippie 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 (2{/und andererseits am vorderen Kesselglied (1) über SpaJte (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.
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