DE2647614C3

DE2647614C3 - Heizungskessel mit einem Wassermantel

Info

Publication number: DE2647614C3
Application number: DE19762647614
Authority: DE
Inventors: Herbert 2000 Hamburg Ahlgrimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2647614A1; DE2647614B2

Description

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Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel mit einem Wassermantel, einer Brennkammer, einem ölbrenner und einem dem Ölbrenner gegenüberliegenden Abgasstutzen, vor dem eine die Brennkammer als Stauraum und mit der äußeren Stirnwand eine Abgassammeikammer bildende innere Stirnwand vor gesehen ist, wobei zwischen dem Wassermantel und der Brennkammer ein Ringraum gebildet ist, der im Bereich des Ölbrenners über eine Ringöffnung mit der Brennkammer verbunden ist.

Bei einem bekannten Heizkessel der eingangs genannten Art ist die als Stauraum ausgebildete Brennkammer an dem Ende angrenzend an den Abgasstutzen durch die innere Stirnwand vollständig verschlossen. Die Verbrennungsgase werden umgelenkt und treten durch die Ringöffnung im Bereich des Brennerkopfes in den inneren Ringraum ein. Von dort strömen sie durch eine entsprechende Ringöffnung in die Abgassammeikammer und schließlich in den Abgasstutzen. Bei diesem Heizkessel werden also sämtliche Rauchgase so umgelenkt, daß sie von der Ringöffnung im Bereich des ölbrenners durch den inneren Ringraum zum Abgasstutzen strömen (DE-QM 19 81985), bo

Herkömmliche ölbrenner sind nun so konstruiert, daß sie mit den unterschiedlichsten Heizkesseln kombiniert werden können. Diese ölbrenner weisen eine Zerstäuberdüse für das Öl sowie einen Ventilator für die Zufuhr der Verbrennungsluft unter Druck und t>^r> eine oder mehrere Klappen zur Regelung der Luftzufuhr auf. Weiterhin ist im unmittelbaren Bereich der Zerstäuberdüse eine Stauscheibe vorgesehen, die derart auf die Flamme einwirkt, daß diese während der Verbrennung nicht abreißt Diese Stauscheiben neigen zum Verrußen, wodurch die bekannten Nachteile auftreten. Weiterhin ist die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft vor, während und nach der Verbrennung verhältnismäßig groß, wodurch ein ölnebelaustritt hervorgerufen werden kann, der dann zu sog. Crack-Prozessen und damit zu einer starken Rußbildung führt Ruß- und ölteilchen lagern sich an den Brennkammerwänden ab und führen nicht nur zu einer Umweltverschmutzung und zu Korrosionen, sondern auch zu einem schlechten Wärmeübergang und damit zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Konstruktion und Aufbau zusammen mit dem ölbrenner so gewählt sind, daß eine möglichst gute und vollständige Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad stattfindet

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die BrcnriiiärriiTicf iiucf v-'iinungen m ucr inneren Surnwäüu mit der Abgas-Sammelkammer und im Bereich der inneren Stirnwand über öffnungen mit dem Ringraum verbunden ist wobei die öffnungen in der inneren Stirnwand im Verhältnis zum Querschnitt der Brennkammer einen geringen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung schafft einen Heizkessel mit ölbrenner, bei dem diese beiden Bauteile zusammenwirken und aufeinander abgestimmt sind, um eine möglichst saubere und rußfreie Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad sicherzustellen. Praktisch bildet der gesamte Kesselraum die Brennkammer, die durch die konstruktiven Maßnahmen einen Stauraum darstellt. Die Strömungsgeschwindigkeit ist gering und die Verbrennung großvolumig. Dieses wird im wesentlichen durch die Anordnung der inneren Stirnwand im Bereich des Abgasstutzens erreicht. Durch die Ausbildung des inneren Ringraumes, der an den das Heizmittel enthaltenden äußeren Ringraum angrenzt, wird dort eine »tote« Strömung von Rauchgasen mit verhältnismäßig geringem Sauerstoffanteil geschaffen. Durch diese, durch den inneren Ringraum in die eine Richtung und an der Innenwand in die andere Richtung stattfindende Strömung, werden verschiedene Vorteile erreicht. Diese im Kreis stattfindende Strömung verhindert, daß sich die Rußteilchen an der Innenwand absetzen und dadurch den Wirkungsgrad verschlechtern. Praktisch wird dort eine Pufferschicht gebildet. Die durch den inneren Ringraum stattfindende Strömung, die aus der Brennkammer oder dem Stauraum fortwährend aufgeheizt wird, strömt durch den Ringsum verhältnismäßig unruhig mit starken turbulenten Wirbelbewegungen, wodurch für einen guten Wärmeübergang an das Heizmedium in dem äußeren Ringraum gesorgt ist. Die Öffnungen in der inneren Stirnwand sind so dimensioniert, daß die gewünschte Staufunktion entsteht und die Flamme praktisch zum Stillstand kommt und ruhig verbrennt. Irgendwelche Luftklappen im Bereich des Ölbrenners zur Regulierung der Verbrennungsluftzufuhr sind nicht erforderlich. Die beschriebenen besonderen Strömungsverhältnisse verhindern auch eine Korrosion der Kesselinnenwand, da freier und agressiver Sauerstoff nicht mehr in diesen Bereich gelangt.

Durch die Einstellung der verschiedenen öffnungen kann die Lage der Verbrennungszone, d* h. der Flamme, in der Brennkammer axial beeinflußt werden. Vorzugsweise wird der Querschnitt der öffnungen in der

inneren Stirnwand einmal eingestellt und dadurch mit dem vorgesehenen öldurchsatz in Korrespondenz gebracht

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Heizkessels,

F i g. 2 eine Teilansicht eines Längsschnittes einer anderen Ausführungsform.

Der in der Zeichnung dargestellte Heizungskessel 1 besteht aus einem äußeren Mantel 2, der zusammen mit einem inneren Mantel 4 einen das Heizmedium enthaltenden Ringraum 3 bildet Das Heizmedium wird an dem Rücklaufstutzen 14 zu- und an dem Vorlaufstutzen 15 abgeführt

An der einen Stirnseite ist der ölbrenner 19 und an der anderen Stirnseite der Abgasstutzen 12 vorgesehen. Im Bereich des Abgasstutzens ist eine äußere Stirnwand 7 angeordnet In diesem Bereich ist eine weitere, innere Stirnwand 8 vorgesehen. Von dieser Stirnwand S geht eine Wand 6 aus, die mit dem inneren Mantel 4 einen Ringraum 5 bildet Dieses Rohr verläuft bis in den Bereich des ölbrenners 19.

In der inneren Stirnwand 8 sind Öffnungen 11 mit verhältnismäßig geringem Querschnitt vorgesehen. In der Nähe der inneren Stirnwand 8 sind in der Wand 6 Öffnungen 10 vorgesehen, deren Gesamtquerschnitt größer ist als derjenige der Öffnungen 11.

In dem Abgasstutzen 12 ist eine Klappe 13 dargestellt, durch die die Strömungsverhältnisse in diesem Bereich beeinflußt werden können. In der Praxis wird es vorzuziehen sein, die Öffnungen 11 einzustellen und auf die Klappe 13 zu verzichten.

Die Brennkammer 17 ist als Stauraum ausgebildet Dieser Stauraum ist im Bereich des Brennerkopfes durch eine Stirnöffnung 20 mit dem Ringraum 5 verbunden.

Bei de^r Ausführungsform nach F i g. 1 ist die

Zerstäuberdüse des ölbrenners 19 in einem gesonderten Rohr 18 angeordnet, dem die Verbrennungsluft unter Druck durch einen nicht gezeigten Ventilator zugeführt wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 fehlt das zusätzliche Rohr 18 und die Wand 6 ist praktisch bis in den Bereich des Ventilators 22 verlängert Der

ίο Ventilator 22 reicht in den Bereich der Stirnöffnung 20 hinein. Der äußeren Stirnwand 7 entspricht an dem anderen Ende die Stirnwand 21.

Im Betrieb wird die Verbrennungsluft durch den Ventilator zusammen mit dem zerstäubten öl zugeführt Die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Brennkammer 17 ist gering. Schließlich kommt die Strömung praktisch zum Stillstand, wie durch die Pfeile in der Brennkammer 17 angedeutet Die Rauchgase treten durch die Öffnungen 11 in den Abgasstutzen 12

ein. Ein Teil der Rauchgase tritt dur .< die Öffnungen 10 in den Ringraum 5 ein, in dem eine ι erhäitnismäßig unruhige und turbulente Strömung stattfindet, durch die für einen guten Wärmeübergang an das Heizmedium in dem Ringraum 3 gesorgt ist Die Gasströmung tritt durch r'ae Stirnöffnung 20 wieder in die Brennkammer ein, ohne nennenswert an dem Verbrennungsprozeß teilzunehmen. Sie wird lediglich wieder erwärmt, so daß immer für eine gute Wärmeabgabe an das Heizmedium gesorgt ist Praktisch findet hier ein »tester« Strömungskreislauf statt Dieser Kreislauf verhindert auch ein Ansetzen von Verbrennungsteilchen innen an der Wand 6.

Insbesondere bei größeren Kesseln kann der Ventilator 22 (siehe F i g. 2) dazu benutzt werden, diesen Strömungskreislauf unmittelbar mit zu beeinflussen. Aus diesem Grunde ragt der Ventilator 22 in den Bereich der Stirnöffnung 20.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizungskessel mit einem Wassermantel, einer Brennkammer, einem Ölbrenner und einem dem ölbrenner gegenüberliegenden Abgasstutzen, vor dem eine die Brennkammer als Stauraum und mit der äußeren Stirnwand eine Abgassammeikammer bildende innere Stirnwand vorgesehen ist, wobei zwischen dem Wassermantel und der Brennkammer ι ο ein Ringraum gebildet ist, der im Bereich des ölbrenners über eine Ringöffnung mit der Brennkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (17) über öffnungen (11) in der inneren Stirnwand (8) mit der is Abgas-Sammelkammer (9) und im Bereich der inneren Stirnwand (8) über öffnungen (10) mit dem Ringraum (5) verbunden ist, wobei die Offnungen (11) in der inneren Stirnwand (8) im Verhältnis zum Querschnin der Brennkammer (17) einen geringen Querschnitt aufweisen.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (10) in der Wand (6) der Brennkammer (17) einen geringeren Gesamtquerschnitt im Verhältnis zum Querschnitt der Brennkammer (17) aber einen größeren Gesamtquerschnitt im Verhältnis zum Querschnitt der Öffnungen (11) in der inneren Stirnwand (8) aufweisen.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gek· -inzeichnet, daß der Abgasstutzen (12) und/oder die Öffnungen (<1) in der inneren Stirnwand (8) im Querschnitt einstellbar sind.