DE3018308A1

DE3018308A1 - Heisswasserbereiter, insbesondere zentralheizungskessel

Info

Publication number: DE3018308A1
Application number: DE19803018308
Authority: DE
Inventors: Franco Bella; Andre Buisson
Original assignee: SELF CLIMAT
Current assignee: SELF CLIMAT
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1981-02-05
Also published as: ES493442A0; FR2461893A1; ES8105463A1; FR2461893B1

Description

SELF-CLIMAT, Societe Anonyme, 6 Rue de La Justice, 93160 Noisy-le-Grand, Frankreich

Heißwasserbereiter, insbesondere Zentralheizungskessel

Die Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter, insbesondere Zentralheizungskessel, für feste Brennstoffe, vorzugsweise HoIz₇ oder flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einer zur Aufnahme des festen Brennstoffes bestimmten großen Kammer in Gestalt eines im wesentlichen mit horizontaler Achse angeordneten Zylinders, die seitlich und an ihrem hinteren Ende durch Doppelwände begrenzt ist, zwischen denen das zu erwärmende Wasser in Form einer dünnen Wasserschicht durchströmt, wobei an dem vorderen Ende der Kammer eine Feuerungstür angeordnet ist.

Heizkessel dieser Art werden seit mehreren Jahren mit dem Ziel hergestellt, insbesondere die Verbrennung auch von Holzscheiten mit einer Länge von ca. 1 m zu gestatten, d.h. der Länge, auf die Brennholz nach der Fällung normalerweise zugeschnitten wird. Die zur Aufnahme dieser Holzscheite bestimmte zylindrische Kammer weist deshalb eine Länge auf, die etwas oberhalb eines Meters liegt. Bei diesem bekannten Heizkessel ist die für die Aufnahme des Brennholzes bestimmte zylindrische Kammer seitlich von zwei koaxialen Mantelschüssen, sowie an einem Ende von zwei im Abstand zueinander angeordneten Scheiben begrenzt, die an die Mantelschüsse angeschweißt sind. Der zwischen den beiden Mantelschüssen und den beiden Scheiben vorhandene Raum ist von dem zu erwärmenden

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Wasser durchströmt. Die Verbrennung des Holzes geschieht im Inneren dieser Kammer, die durch einen horizontalen Rost in zwei Abteile unterteilt ist. Das obere Abteil bildet die eigentliche Verbrennungskammer, während das untere Abteil als Aschenkammer dient. Die zum Schüren dienende Feuerungstür ist mit einer Zuführungseinrichtung für die Verbrennungsluft versehen, während das obere Abteil einen Stutzen zum Anschluß der Verbrennungskammer an einen Kamin aufweist.

Bei diesen bekannten Heizkesseln vfirkt deshalb lediglich der innere Mantelschuß und die innenliegende Scheibe als Heizfläche. Darüber hinaus können eigentlich lediglich ein Teil des inneren Mantelschusses und der innenliegenden Scheibe, d.h. der oberhalb des Rostes sich befindende Teil, wirksam an dem Wärmeaustausch zwischen den Flammen und Verbrennungsgasen sowie dem Wasser, teilnehmen. Der Zustrom der Verbrennungsluft geschieht in der Regel durch einen Lufteinlaß, der in der Feuerungstür oberhalb des Rostes derart angeordnet ist, daß das unterhalb des Rostes befindliche Abteil als Zuführung für die Verbrennungsluft zu dem auf dem Rost liegenden Holz, sowie als Aschenkasten, dient. Die von der Verbrennung des auf dem Rost liegenden Holzes herrührenden Flammen und Gase treten nach oben zu durch den Anschlußstutzen in den Kamin aus, nachdem sie den oberen Teil des innenliegenden Mantelschusses und der innenliegenden Scheibe, der sich oberhald des Rostes erstreckt, beheizt haben.

Es wurde schon versucht, die unterhalb des Rostes liegenden Teile des innenliegenden Mantelschusses und der innenliegenden Scheibe ebenfalls als Heizfläche auszunützen, indem in der Tür eine Zuführung

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der Verbrennungsluft oberhalb des Rostes vorgesehen wurde, mit dem Ziel eine Verbrennung mit umgelenkten Flammen zu erzielen, d.h. mit Flammen, die durch den Rost nach unten gehen, um damit auch den Teil des Mantelschusses und der Scheibe zu beheizen, die unterhalb des Rostes liegen. Trotz einem in diesem Falle in dem oberen Teil der Verbrennungskammer angeordneten Ablenkelement, das die Aufgabe hat, einen unmittelbaren Austritt der Flammen und der Verbrennungsgase in den Kamin zu verhindern, ist es bei dieser bekannten Anordnung wegen des Anschlusses der Kammer an den Kamin nicht möglich, eine echte umgelenkte Verbrennung zu erzielen, die im Fall von Holz gewährleistet, daß die Dämpfe, Ruß- und Teerteilchen, die brennende Glut durchstreichen, um damit eine vollständige und einwandfreie Verbrennung des Holzes zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der Wärmeaustausch zwischen den Flammen und den Verbrennungsgasen sowie dem unterhalb des Rostes liegenden Teil des inneren Mantelschusses und der innenliegenden Scheibe wegen des Vorhandenseins der Asche beträchtlich herabgesetzt, die sich auf dem als Aschenkasten dienenden unteren Teil des inneren Mantelschusses ansammelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Warmwasserbereiter, insbesondere einen Zentralheizungskessel, der eingangs genannten Art zu schaffen, der den beschriebenen Nachteilen der bekannten Heizkessel abhilft und bei gleicher Größe eine zumindest verdoppelte Heizleistung, sowie eine vollständige Verbrennung des Holzes gewährleistet, und zwar ohne Gefahr der Verrußung des Kessels und des Kamines, sowie des Auftretens von Kaminbränden.

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Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen Heißwasserbereiter anzugeben, der es gestattet, in einfacher und schneller Weise von der HoIzheizung auf die Heizung mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen überzugehen, und zwar ohne daß der eigentliche Heißwasserbereiter abgeändert werden müßte.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei dem erfindungsgemäßen Heißwasserbereiter die Doppelwände, zwischen denen das zu erwärmende Wasser in Gestalt einer dünnen Wasserschicht zirkuliert, im Bereiche des tiefsten Teiles der Seitenfläche der Kammer durch eine oder mehrere,mit einem oder mehreren Rost(en) versehene öffnung(en) durchbrochen, durch die eine Verbindung zwischen dem Innenraum der Kammer und einer darunterliegenden Kammer hergestellt ist. Die Außenwand der Doppelwände ist im Abstand von einer äußeren Wand umgeben, durch die gemeinsam mit der Außenwand ein mit der unteren Kammer und einem Kaminanschlußstutzen in Verbindung stehender Kanal gebildet ist. In der Feuerungstür ist eine in die Kammer mündende Luftzufuhreinrichtung angeordnet.

Die Anordnung von dem oder den Rost(en) in einer oder mehreren in dem untersten Teil der Seitenfläche der zylindrischen Kammer die Doppelwand durchbrechenden öffnung(en) bewirkt, daß der Aschenkasten außerhalb der Kammer derart angeordnet ist, daß die gesamte Innenwand der Kammer an dem Wärmeaustausch mit dem Wasser teilnimmt. Der die Außenwand der Kammer umgebende Gaskanal gestattet es, auch diese Außenwand in gleichem Maße an dem Wärmeaustausch mit dem Wasser teilhaben zu lassen.

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Weil schließlich der Kanal in den Kamin mündet und die Verbrennungsluft in die Kammer einströmen lassen wird, ist eine Verbrennung des auf den Roststäben liegenden Holzes mit umgekehrten Flammen gewährleistet.

In der zylindrischen Kammer erfolgt eine Verkohlung des Holzes; deren freigesetzte Wärme die Innenwand aufheizt. Die eigentliche Verbrennung mit umgekehrten Flammen, d.h. die Verbrennung der in dem Holz enthaltenen flüchtigen Stoffe, die bei der Verkohlung freigesetzt werden, geschieht im Verlaufe und nach dem Durchgang der Gase durch die auf dem Rost liegende brennende Glut, d.h. praktisch außerhalb der zylindrischen Kammer, über den die Außenwand der Kammer umgebenden Kanal umstreichen sodann die Flammen und die heißen Gase diese Außenwand, wobei sie über die Außenwand ihre Wärme an das in der Doppelwand der zylindrischen Kammer zirkulierende Wasser abgeben. Die eigentliche Verbrennung mit umgekehrten Flammen geschieht deshalb, genau besehen, auf dem Rost und in der unter dem Rost liegenden Kammer, die über den genannten Kanal mit dem Kaminanschlußstutzen in Verbindung steht.

Um eine Verteilung der Gase über die gesamte Oberfläche der Außenwand zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, in dem Kanal vorzugsweise zwei Umlenkplatten anzuordnen, die sich etwa in der Höhe der Mitte der zylindrischen Kammer von der hinteren Außenwand bis zu einem Abstand von der Feuerungstür im wesentlichen horizontal erstrecken. Um die Verbrennung zu verbessern, ist es daneben zweckmäßig, die jeweils mit dem Rost versehene(n) öffnung(en) der Doppelwand der zylindrischen Kammer mit jeweils einer Brennschale zu versehen, die nach unten

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zu in die darunterliegende Kammer konvergierende Wände aufweist.

Der neue Heißwasserbereiter weist mit Vorteil an seinem vorderen Ende eine Feuerungstür auf, die den Zutritt nicht nur zum Innern der zylindrischen Kammer/ sondern auch zu dem diese Kammer umgebenden Kanal gestattet. Auf dieser Feuerungstür ist eine Schürtür gelenkig gelagert/ die Zutritt zu der zylindrischen Kammer gibt und eine Zufuhreinrichtung für die Verbrennungsluft enthält. Um leicht von der Holzheizung auf eine Heizung mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff überzugehen ist es vorteilhaft, einen öl- oder Druckgasbrenner auf einer Hilfstüre anzuordnen, die durch eine einfache Schwenkbewegung an die Stelle der Holz-Sehürtür gebracht werden kann, wobei die zylindrische Kammer in diesem Falle dann die eigentliche Verbrennungskammer bildet. Die Flammen und die Verbrennungsgase durchströmen, nachdem sie die Innenwand der zylindrischen Kammer beheizt haben, die untenliegenden Öffnungen, um anschließend die Außenwand der zylindrischen Kammer zu bestreichen, bevor sie in den Kamin entweichen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Heizkessel gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt in einer Seitenansicht,

Fig. 2 den Heizkessel nach Fig. 1, in einer Ansicht längs des Teiles II der Fig. 1, und

Fig. 3 den Heizkessel nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie III/III der Fig. 1,in einer Seitenansicht.

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Der in der Zeichnung dargestellte Zentralheizungskessel weist eine im wesentlichen in Gestalt eines Zylinders mit horizontaler Achse ausgebildete,untere Kammer 1 auf. Die Kammer 1 ist seitlich durch eine zylindrische Wand 2 und an dem hinteren Ende oder dem Boden durch eine scheibenförmige Wand 3 begrenzt. Die Wand 2 und die Wand 3 sind im Abstand von einer zylindrischen Außenwand 4 und einer scheibenförmigen Außenwand 5 umgeben, wobei die Wände 2,3, wie auch die Außenwände 4,5, miteinander verschweißt sind. An der gegenüberliegenden Vorderseite sind die Wand 2 und die Außenwand 4 durch einen aufgeschweißten Ring 6 miteinander verbunden. Die Wände 2,4 und 3,5 begrenzen zwischen sich einen Raum, der zum Durchtritt des aufzuheizenden Wassers bestimmt ist. Die Außenwand 4 weist in der Nähe ihres hinteren Endes einen unteren Anschluß 7 auf, an den die Rücklaufleitung der Heizkörper der Zentralheizungsanlage angeschlossen ist, während in der Nähe ihres vorderen Endes ein oberer Anschluß 8 vorgesehen ist, der für den Vorlauf des heißen Wassers zu den Heizkörpern der Zentralheizungsanlage dient.

Die zylindrische Außenwand 4 ist zu ihrer oberen Hälfte im Abstand von einer halbzylindrischen außenliegenden Wand 9 umgeben, die auf beiden Seiten vertikal nach unten verlängert ist. In ähnlicher Weise ist im Abstand zu der Außenwand 5 eine äußere Wand 10 an an die äußere Wand 9 angeschweißt. Die äußere Wand trägt einen Anschlußstutzen 11, der zum Anschluß des Kessels an einen Kamin bestimmt ist.

Die äußeren Wände 9_e 10 sind von einem Isoliermantel 12 umgeben.

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ORIGINAL, JNSPECTHD

An dem dem offenen Ende der Kammer 1 entsprechenden vorderen Ende des Heizkessels ist eine Tür 13 mit vertikaler Schwenkachse 14 angeordnet. Die Tür 13 enthält eine mittige öffnung 15, die es gestattet, die Kammer 1 mit Holzscheiten zu beladen. Die öffnung 15 der Tür 13 ist durch eine Feuerungstür 16 verschlossen, die bezüglich der Tür 13 um eine Vertikalachse 17 schwenkbar gelagert ist. Die Feuerungstür 16 weist eine Primärluftklappe 18 auf, die eine Primärlufteintrittsöffnung 19 unter der Einwirkung eines Zugreglers 20 steuert, welcher die Wassertemperatur beim Vorlauf zu den Heizkörpern der Zentralheizungsanlage mißt.

Die zylindrische Doppelwand 2,4 der Kammer 1 weist in ihrem tiefsten Bereich eine verhältnismäßig lange aber schmale öffnung auf, in die eine Brennschale 21 mit nach unten zu zusammenlaufenden Wänden eingesetzt ist, die an ihrem oberen Ende einen der Gestalt der Wand 2 angepaßten Ringflansch trägt.· In das obere Ende der Brennschale 21 ist ein Rost eingesetzt, der die gleiche Krümmung wie die Wand aufweist.

Die ganze Kammer 1 ist mittels nicht dargestellter Einrichtungen oberhalb von einem feuerbeständigen Boden 23 derart gehaltert, daß zwischen dem unteren Teil der zylindrischen Außenwand 4 und dem Bodenteil 23 eine Kammer 24 ausgebildet ist, die seitlich von den vertikalen Teilen der äußeren Wand 9 begrenzt ist. Eine Tür 25, die unterhalb der Tür vorgesehen ist, gestattet von vorne her den Zugang zu der Kammer 24.

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Zwei horizontale Umlenkplatten 26 erstrecken sich in einer im wesentlichen durch die Achse der Kammer verlaufenden Horizontalebene zwischen der äußeren Wand 9 und der Außenwand 4, und zwar etwa von der Mitte der Längserstreckung der Kammer 1 bis zu der äußeren Wand 10.

Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, daß ein Öl- oder Uberdruckgasbrenner 27 auf einer Tür angeordnet ist, die die gleiche Größe wie die Tür 16 aufweist und um eine Vertikalachse 29 mittels zweier horizontaler Arme 30 schwenkbar gelagert ist, die ihrerseits um Vertikalachsen 31 verschwenkbar sind, welche der Schwenkachse 14 der Tür 13 gegenüberliegend an der vorderen Stirnseite des Heizkessels aufeinander ausgerichtet vorgesehen sind. Die Tür 28 mit dem Brenner 27 kann durch entsprechende Verschwenkung anstelle der Tür 16 auf die Tür 13 aufgesetzt werden»

Im Folgenden wird die Betriebsweise des oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Heizkessels erläutert:

Der Heizkessel ist insbesondere zur Beheizung mittels Holzscheiten eingerichtet, deren Länge beispielsweise 1 m beträgt. Die Scheite werden durch die öffnung 15 der Tür 13, nachdem diese von der Tür 16 freigegeben wurde, horizontal in die Kammer 1 eingelegt.

Unter der Wirkung des Zugs in dem Kamin,an den der Anschluß stutzen 11 angeschlossen ist, und des Zutritts von Primärluft durch die von der Klappe 18 gesteuerte öffnung 19 - wodurch ein

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nach unten gerichteter Zug durch den Rost 22 hindurch erzeugt wird - erfährt das in der Kammer 1 enthaltene Holz eine Verkohlung, wobei die im Verlaufe dieser Verkohlung freiwerdenden flüchtigen Stoffe nach Aufheizung der Innen·^ wand 2/3 von oben nach unten durch den Rost 22 und die auf diesem Rost liegenden brennbaren Glutteile hindurchtreten. Die Verbrennung dieser flüchtigen Stoffe geschieht beim Durchtritt durch die erwähnte Glut, was bedeutet, daß die von der Verbrennung herrührenden Flammen nach unten zu durch die Brennschale 21 hindurch brennen. Die Flammen und die Verbrennungsgase steigen durch die untere Kammer 24 nach oben, die gleichzeitig als Aschenbehälter dient, wobei sie an den Außenwänden 4,5 der Kammer 1 entlangstreichen, um schließlich durch den Anschlußstutzen 1 in den Kamin auszutreten, wobei die Umlenkplatten 26 die Verbrennungsgase über die gesamte Oberfläche der Außenwände 4,5 leiten.

Die Verbrennung mit in den Unterteil der Kammer und in die untere Kammer 24 umgelenkten Flammen gewährleistet eine vollständige Verbrennung der durch die Verkohlung des Holzes freigesetzten flüchtigen Stoffe, was es gestattet, einen optimalen Anteil der Wärmeenergie des Holzes auszunutzen , während gleichzeitig eine Verrußung des Heizkessels und auch des Kamins vermieden wird, die sich häufig bei Holz-Heizkesseln mit einer Verbrennung mit nicht umgelenkten Flammen einstellt, d.h. bei einer unvollständigen Verbrennung,

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Dadurch daß die beiden Wände der Kammer 1 an dem Wärmeaustausch teilnehmen, kann nicht nur die Nutzleistung bezüglich eines Heizkessels gleicher Größe mit einfacher Heizfläche verdoppelt werden, sondern es wird darüber hinaus noch sichergestellt, daß die vollständig verbrannten Gase über den Anschlußstutzen 11 in den Kamin mit einer erniedrigten Temperatur austreten, wodurch zusammen mit dem Fehlen von Dämpfen, Rußteilen oder Teeranteilen die Gefahren des Entstehens eines Kaminbrandes ausgeschaltet werden.

Zum Betrieb mit öl oder mit Gas unter Gebläseüberdruck genügt es, die Tür 16 zu öffnen und auf die öffnung 15 der Tür 13 die den Brenner 27 tragenden Tür 28 aufzusetzen, wobei dann die Kammer 1 als Verbrennungskammer dient, deren Innenwände 2 und 3 durch Strahlung, und deren Außenwände 4,5 durch die Verbrennungsgase aufgeheizt werden, welche nach dem durch den Rost 22 erfolgenden Austritt aus der Kammer 1 nach oben steigen, um schließlich durch den Anschlußstutzen 11 nach außen zu treten, nachdem sie die Außenwände 4,5 bestrichen haben. Auch in diesem Falle gestattet dieser Weg der Verbrennungsgase eine optimale Ausnutzung des Heizwertes des Brennstoffes.

Selbstverständlich können zahlreiche Abwandlungen und Änderungen an der beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform vorgesehen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann z.B. die Kammer 1 eine andere Gestalt als zylindrisch aufweisen. Auch wäre es möglich, den Außenwänden 4,5 und den äußeren

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Wänden 9,10 eine etwas andere Gestalt zu geben, so daß der sie trennende Zwischenraum eine nicht gleichmäßige Querschnittsgestalt aufweist. Die Umlenkplatten 26 könnten auch anders angeordnet sein, unter der Voraussetzung natürlich, daß sie eine gleichmäßige Verteilung der Verbrennungsgase über die Außenwände 4,5 gewährleisten.

Entsprechend der Länge der Holzscheite wäre es möglich, das Verhältnis Durchmesser/Länge der Kammer 1 zu verändern» die im übrigen entweder aus Stahlblech in Monoblock-Konstruktion oder durch Montage aus einer größeren oder kleineren Anzahl von Elementen, beispielsweise aus Guß-, material, zusammengesetzt sein kann, wodurch die Herstellung von Heizkesseln mit unterschiedlichen Heizleistungen beträchtlich erleichtert würde.

Schließlich kann der neue Heizkessel gleichermaßen auch zur Verbrennung von anderen festen Brennstoffen als Holzscheiten verwendet werden, insbesondere von Holzabfallen, Stroh, Torf, etc.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger 7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 13. Mai 1980 Stuttgart (0711) 356539 PA 1 rÜal Telex 07 256610 smru Telegramme Patentschutz Esslingenneckar Patentansprüche

1. .Heißwasserbereiter, insbesondere Zentralheizungskessel, für feste Brennstoffe, vorzugsweise Holz, oder flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einer zur Aufnahme des festen Brennstoffes bestimmten großen Kammer in Gestalt eines im wesentlichen mit horizontaler Achse angeordneten Zylinders, die seitlich und an ihrem hinteren Ende durch Doppelwände begrenzt ist, zwischen denen das zu erwärmende Wasser in Form einer dünnen Wasserschicht durchströmt, wobei an dem vorderen Ende der Kammer eine Feuerungstür angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwände (2,3; 4,5) im Bereiche des tiefsten Teiles der Seitenfläche der Kammer (1) durch eine oder mehrere mit einem oder mehreren Rost(en) (22) versehene öffnung (en) durchbrochen sind, durch die eine Verbindung zwischen dem Innenraum der Kammer (1) und einer darunter liegenden Kammer (24) hergestellt ist, daß die Außenwand (4,5) der Doppelwände im Abstand von einer äußeren Wand (9,10) umgeben ist, durch die gemeinsam mit der Außenwand (4,5) ein mit der unteren Kammer (24) und einem Kaminanschlußstutzen (11) in Verbindung stehender Kanal gebildet ist, und daß in der Feuerungstür (13) eine in die Kammer (1) mündende Luftzufuhreinrichtung (19) angeordnet ist.■

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2. Heißwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung oder jede der öffnungen in der Doppelwand (2,4) eine Brennschale (21) enthält, deren Wände nach unten zu in der unteren Kammer (24) konvergierend ausgebildet sind.

3. Heißwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal, etwa in der Mitte der Höhe der Kammer (1)_; von der äußeren hinteren Wand (10) bis zu einem Abstand von der Feuerungstür (13) reichende, im wesentlichen horizontale ümlenkplatten (26) angeordnet sind.

4. Heißwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Ende der Kammer (1) angeordnete Feuerungstür eine den Zugang zu der Kammer (1) und zu dem Kanal freigebende erste Tür (13) und eine zweite Tür (16) aufweist, durch die eine Feuerungsöffnung (15) in der ersten Tür (13) abgedeckt ist.

5. Heißwasserbereiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine dritte,einen öl- oder Gasüberdruckbrenner (27) tragende Tür (16) aufweist, die anstelle der zweiten Tür mit dem Brenner (27) auf die Feuerungsöffnung (15) der ersten Tür (13) aufsetzbar ist.

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