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Heizkessel zur Warmwasserversorgung, Warmwasserheizung und Dampferzeugung
Gegenstand des Hauptpatents 812 204 ist ein Heizkessel zur Warmwasserversorgung,
Warmwasserheizung und Dampferzeugung unter Verwendung eines Gasgenerators mit aufsteigender
Vergasung als Wärmeerzeugungsanlage, dessen Merkmale darin bestehen, daß bei der
einen Ausführungsform des Kessels der größere Teil der Mantelfläche des Generatorbehälters
als von den Heizgasen bestrichene Heizfläche des Kessels, bei der zweiten Ausführungsform
jedoch zur Vorwärmung der Zweitluft dient, je nachdem, ob gasarme oder gasreiche
Brennstoffe zur Verbrennung gelangen; ferner darin, daß die zwischen dem Generatorfüllschacht
und den Wassermänteln gebildeten Rauchgasabzüge konisch ausgebildet sind und darin
gleichfalls entsprechend konisch ausgebildete Lamelleneinsätze mit von unten nach
oben oder umgekehrt verlaufenden Lamellen angeordnet sind, die an die Wandungen
des Generatorfüllschachtes und der Wassermäntel ohne metallische Verbindung so dicht
angepaßt sind, daß sie mit diesen Teilen ein Ganzes bilden.
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Es hat sich nun in weiterer Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatents
gezeigt, daß es für die Vergasung und Verbrennung der Brennstoffe vorteilhafter
ist, die Zuführung der Sekundärluft nicht an einer einzigen Stelle, am unteren Luftschlitz
des Luftzuführungsraumes, vorzunehmen,
sondern sie in vertikalen
Strähnen, die sich gegebenenfalls über den ganzen Umfang des Luftzuführungsraumes
oder einen Teil desselben erstrecken, je nach der Brennstoffart, in die Rauchgasabzüge
einzuleiten, wodurch gewährleistet wird, daß auch die letzten Restmengen der unverbrannzen
Gase, die infolge örtlich auftretendem Sauerstoffmangel vom Schornsteinzug mitgerissen
werden und durch die Rauchgasabzüge infolge Abkühlung unter die Zündtemperatur unverbrannt
entweichen, die nötige Menge frischer Sekundärluft in kleinen, zu ihrer Verbrennung
jedoch ausreichenden Mengen erhalten, wobei erfindungsgemäß dafür gesorgt wird,
daß diese kleinen Mengen Sekundärluft keinesfalls zur Abkühlung der Gase unter die
Zündtemperatur beitragen können, da durch sie infolge weiterer Verbrennung der unverbrannten
Gase neue Wärmemengen frei werden.
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Dieser Erfindungsgedanke wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch
verwirklicht, daß die Lamellen der Lamelleneinsätze des Hauptpatents, die wie dort
von unten nach oben oder umgekehrt verlaufen, auf der inneren Mantelseite, die an
den Sekundärluftzuführungsraum, gegebenenfalls an den Generatorfüllschacht grenzt,
abgewinkelt sind und sich an den Stößen überdecken, wodurch Schlitze entstehen,
durch die die Sekundärluft in den inneren Rauchgasabzug einströmt, wogegen sie auf
der entgegengesetzten Fläche, mit welcher sie an die Wandung des Wassermantels angrenzen,
mit dessen Wandung metallisch, z. B: durch Schweißen, verbunden sind.
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Um die Luftzuführungsschlitze für die Sekundärluft im inneren Lamelleneinsatz
@in ihrer Länge der zur Verbrennung gelangenden Brennstoffart anpassen zu können,
ist der an den betreffenden freien Lamellenabschnitt anzuschließende Füllschachteinsatz
in der Höhe veränderlich feststellbar. Seine Eintauchtiefe ist demnach der Brennstoffart
angepaßt.
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Diese zwei Merkmale der vorliegenden Erfindung, nämlich die* Zuführung
der Sekundärluft in vertikalen Strähnen in den inneren Rauchgasabzug und der in
der Höhe veränderliche Füllschachteinsatz, werden nach der vorliegenden Erfindung
unter Berücksichtigung des zu verbrennenden bzw. vergasenden Brennstoffes in zwei
Ausführungsformen verwirklicht.
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Bei gasärmen Brennstoffen genügt es, wenn die Luftzuführungsschlitze
auf der ganzen Höhe der Lamellen die gleiche Lichtweite besitzen, bei gasreichen
Brennstoffen jedoch hat es sich gezeigt, daß es vorteilhafter ist, wenn bewußt Schwelgase
im Füllschacht erzeugt werden und sich dort mit Sekundärluft innig mischen und so
gemischt durch entsprechend verbreiterte, z. B. konisch nach oben verlaufende Brennschlitze
verbrennend in den inneren Rauchgasxbzug strömen. Auf diese Art bilden die Schlitze
Gasbrenner.
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Die vorstehend bezeichneten zwei Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den Zeichnungen an je einem Ausführungsbeispiel eines Kessels
mit einem einzigen Wassermantel dargestellt; es ist selbstverständlich, daß Kessel
mit einer beliebigen Anzahl Wassermäntel diese zwei Erfindungsgedanken verwirklichen
können und daher in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, insofern die beiden
vorstehend genannten Erfindungsmerkmale zur Anwendung gelangen.
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Die Fig. i stellt einen Kessel mit einem Wassermantel für die Verbrennung
von gasarmen Brennstoffen, wie Schwelkokse, Anthrazit, Koks u. dgl., dar, die Fig.
2 einen gleichen Kessel, jedoch für die Verbrennung von gas- und teerreichen Brennstoffen,
wie Holz, Braunkohle u. dgl., die Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie A-A in Fig.
i und nach der gleichen Linie A-4 in Fig. 2. In beiden Fig. i und 2 ist mit i der
Generatorfüllschacht, mit i' der innere, mit i" der äußere Mantel des Doppelmantels
des Füllschachts bezeichnet. Bei gasarmen Brennstoffen ist der Innenmantel i' ausschließlich
zur Aufnahme des Brennstoffes bestimmt, daher reicht er bis zur Vergasungszone 16
(Fig. i), da in ihm keine Schwelung bzw. Vorvergasung des Brennstoffes stattfinden
muß. Der äußere Mantel i" ist in der Höhe verstellbar und mit einem Klappdeckel
2 versehen, in dem sich eine Luftrosette 3 für die Zuführung der Sekundärluft in
den Zwischenmantelraum 4 befindet. Die Luftrosette 3 ist zur Regulierung der Luftmenge
mit einem Hebel 3' einstellbar. Die Lage der beiden 'Mäntel wird zweckmäßig durch
nicht dargestellte Stege am oberen Ende des Innenmantels gegeneinander fixiert.
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Der Generatorfüllschacht i ist in wählbarem Abstand vom Wassermantel
8 konzentrisch angeordnet, der Zwischenraum zwischen beiden bildet den inneren Rauchgasabzug
5 für die Verbrennungsgase, ebenso wie der Zwischenraum 6 zwischen dem Wassermantel
8 und dem äußeren Mantel 15 des Kessels den äußeren Rauchgasabzug 6 bildet. Der
Kessel ist nach oben mit einem Doppeldeckel 14 abgeschlossen, im Zwischenmantelraum
befindet sich die Isolierung, z. B. Glaswolle. Ebenso ist der Außenmantel 15 mit
einer Isolierung gegen Wärmestrahlung versehen. Mit 8' ist das Speisewasserzuflußrohr,
8" das Abflußrohr für das erzeugte Heißwasser, mit 9 das Abzugsrohr für die Abgase,
mit 9' die Regelklappe darin, mit 9" der Bedienungshebel für die vorgenannte Klappe,
mit io der Planrost, mit i i die Aschenschale, mit 12 die Aschenraumtür mit der
Luftklappe, mit 13 der Reinigungsstutzen für den Verbrennungsraum, mit 13' der Reinigungsstutzen
für den äußeren Feuerzug 6, mit 16 der Verbrennungsraum bezeichnet.
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Ebenso wie beim Hauptpatent sind in den Rauchgasabzügen Lamelleneinsätze
angeordnet. In weiterer Ausbildung des betreffenden Erfindungsgedankens des Hauptpatents
ist jedoch der innere Lamelleneinsatz in Ausführung des vorbeschriebenen Erfindungsgedankens
nicht gleicher Bauart wie der Lamelleneinsatz in den übrigen bzw. im dargestellten
Beispiel mit einem Wassermantel, dem äußeren Rauchgasabzug. sondern wie folgt ausgebildet.
Da,
wie vorstehend angeführt, der äußere Füllschachtmantel i" in der Höhe verstellbar
angeordnet ist, bildet der innere Lamelleneinsatz am unteren Teil seines inneren
Umfanges zwischen dem Kreisumfang 21 und dem unteren Ende des Innenmantels i', seinem
Kreisumfang 22, die Fortsetzung des Außenmantels i" als Begrenzung des Sekundärluftzuführungsraumes
.4. Zur Verwirklichung des neuen Erfindungsgedankens der vorliegenden Zusatzerfindung
ist der Innenmantel des Lamelleneinsatzes 5' in seiner ganzen Höhe vom Kreisumfang
22 bis zum Kreisumfang 23 mit lotrecht verlaufenden Luftschlitzen versehen, durch
die die Sekundärluft aus dem Zwischenmantelraum d in Strähnen in den inneren Rauchgasabzug
5 einströmen kann, um an der Nachbrennung der in der Verbrennungszone 16 gegebenenfalls
nicht verbrannten Gase teilzunehmen bzw. dieselbe erst zu ermöglichen.
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Diese Luftschlitze werden erfindungsgemäß beispielsweise derart in
den Lamellen 17 des Lamelleneinsatzes 5' gebildet, daß die einzelnen Lamellen 17,
wie aus Fig.3 ersichtlich ist, abgewinkelt sind, wobei sie sich in den Stößen überdecken
und Luftschlitze i9 entstehen, durch welche die Sekundärluft aus dem Zwischenmantelraum
.4 in den Rauchgasabzug 5 in Strähnen einströmen kann. Iti Fig. 3 sind die Abwinkelungen
der Lamellen 17 und 18 und die auf diese Weise entstehenden Luftschlitze mit i9
bezeichnet.
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Durch die in Strähnen durch die Luftschlitze i9 der Lamellen 17 in
den inneren Rauchgasabzug 5 einströmende Sekundärluft erfolgt eine sichere Nachverbrennung
aller im Verbrennungsraum 16 infolge Sauerstofftnangels unverbrannt gebliebener
brennbarer Gase. Durch diese Nachverbrennung werden neue Wärmemengen frei, wodurch
ein Absinken der Zündtemperatur der Gase so lange verhindert wird, als noch brennbare
Gase auf dem Wege zwischen den Kreisringen 22 und 23 vorhanden sind.
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Damit das untere Ende des inneren Füllschachtmantels t' der hohen,
im Verbrennungsraum 16 herrschenden Temperatur standhält, sind zur Ableitung der
Hitze Stege 24 zwischen den unteren Rändern des N-lantels i' und des Lamelleneinsatzes
5' vorgesehen.
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In Fig.2 ist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kessels
für die Verbrennung von gas- und teerreichen Brennstoffen, wie Holz, Braunkohle
u. dgl., dargestellt. Wie aus dieser Fig. 2 ersichtlich, reicht hier der innere
Füllschachtmantel i nicht bis zum Verbrennungsraum 16 herunter, wie in Fig. i für
die Verbrennung von gasarmen Brennstoffen, wie Koks, sondern ist gemeinsam mit dem
Füllschachtaußenmantel i" in der Höhe verstellbar. Infolgedessen rutscht am unteren
Ende 21 des Außenmantels i" der Brennstoff im Füllschacht i bis an die Innenwandung
des Lamelleneinsatzes 5' heran. Durch die große Hitze in der Verbrennungszone 16
entsteht im unteren Teil des Füllschachtes i eine Schwelung und Entgasung des Brenngutes;
da der Sekundärluftzu-Führungsraum .4 bei dieser Ausführung kürzer ist, wird mehr
Sekundärluft durch den Schornsteinzug durch die Brennstoffsäule im Füllschacht i
eingesaugt, es entsteht dort eine Vermischung der Schwelgase und Teerdämpfe mit
Sekundärluft, welches Gemisch dann durch die Luftschlitze i9 im inneren Lamelleneinsatz
5' in den inneren Rauchgasabzug 5 strömen, sich dort entzünden und verbrennen. Da
sich bei dieser Schwelung mehr unverbrannte Gase bilden, sind in Abweichung von
der in Fig. i dargestellten Ausbildung der Lamellen 17 hier die Luftschlitze i9
konisch ausgebildet, indem sie sich von unten nach oben verjüngen, und zwar vorzugsweise
gerade auf jener Strecke, an der der Lamelleneinsatz 5' die Fortsetzung des äußeren
-Mantels i" des Generatorfüllschachtes bildet. Diese sich von unten nach oben verjüngenden
Luftschlitze sind in Fig. 2 in Teilansicht von vorn auf dem Lamelleneinsatz 5' deutlich
dargestellt, ebenso in der rechten Hälfte der Fig.3.
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Beim Kessel gemäß Fig. 2 werden also bewußt Schwelgase im unteren
Teil des Generatorschachtes erzeugt, die mit Sekundärluft, die durch die Brennstoffschicht
eingesaugt wird, in diesem Teil des Füllschachtes vermischt und dann durch die konischen
Luftschlitze i9 der Lamellen 17 in den inneren Rauchgasabzug 5 einströmen, sich
an den Schlitzen entzünden und in den Rauchgasabzug 5 hinein mit Gasflammen verbrennen,
solcher Art also Gasbrenner entstehen. Da andererseits auch durch den Zwischenmantelraum
q. weitere Sekundärluft zugeführt wird, die auch noch im Zwischenmantelraum , durch
die hier gegebenenfalls nicht mehr konischen, sondern wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. i eine einheitliche Lichtweite besitzenden Luftschlitze i9 in den Rauchgasabzug
5 einströmen kann, ist, für genügend Sauerstoff für eine restlose Verbrennung aller
brennbaren Gase und Dämpfe gesorgt.
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Bei beiden Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Kessels nach Fig.
i und 2 entsteht nämlich zwischen dem versenkbaren Außenmantel i" von dessen unterem
Rand 2.4 an nach oben und dem Innenmantel des Lamelleneinsatzes 5' noch ein zweiter
Zwischenmantelraum 4 von kreisringförmigem Querschnitt. Da der Lamelleneinsatz 5'
am ganzen Innenmantel gleichfalls Luftschlitze i9 in den Lamellen 17 besitzt, kann
auch noch aus dem kreisringquerschnittförmigen Zwischenmantelraum . Sekundärluft
durch die Luftschlitze i9 in den Rauchgasabzug 5 einströmen und zur Nachverbrennung
nichtverbrannter Gase beitragen.
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Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kessels gemäß Fig. 2 stellt
nach Ansicht des Erfinders die idealste Lösung eines Kessels zur Warmwasserheizung
bzw. -versorgung unter Verwendung eines Gasgenerators mit aufsteigender Vergasung
als Wärmeerzeugungsanlage dar, weil hier ein reiner Generatörprozeß stattfindet
und zum beanspruchten Zweck benutzt wird.
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Die Fig. 3 stellt einen waagerechten Schnitt durch Fig. i und 2, in
beiden Fällen nach der Linie A-A in beiden Figuren dar, wobei die lotrechte
Linie
B-B in Fig. 3 die Schnitte durch beide Fig. i und 2 voneinainder trennt, nämlich
der Teil links der Linie B-B stellt den Schnitt in Fig. i, der Teil rechts der Linie
B-B den Schnitt in Fig. 2 dar. Darin haben alle Bezugsziffern die gleiche Bedeutung
wie in Fig. i und 2. Der Unterschied in der Ausbildung der Luftschlitze i9 für die
beiden Ausführungsformen gemäß Fig. i und 2 ist daraus klar ersichtlich.
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Mit 20 ist die metallische Verbindung der Lamellen 17 mit der Wandung
des Wassermantels bzw. des Kesselaußenmantels 15 bezeichnet, die z. ß. durch Schweißen
erfolgen kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn bei beiden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung auch die übrigen Merkmale des Hauptpatents, nämlich die Konizität der
Rauchgasabzüge und der darin eingesetzten Lamelleneinsätze, Anwendung finden, gegebenenfalls
auch die pralle Passung der äußeren Lamelleneinsätze an die benachbarten Wandungen
des oder der Wassermäntel und der Kesselaußenwand.