[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Heizkesseln, die in erster
Linie für Einfamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser bestimmt sind und vorzugsweise
mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen geheizt werden.
[0002] Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf eine Verbesserung von sog. Niedertemperaturkesseln
mit einer Brennkammer runden Querschnitts, der von einem ersten rohrförmigen Mantel
begrenzt ist, der sich von der Kesselvorderwand nach innen zu einer der Vorderwand
zugekehrten und die Länge der Brennkammer begrenzenden Rückwand erstreckt, einem Wasserspeicher,
der die Brennkammer seitlich umschliesst und nach innen von einem zweiten rohrförmigen
Mantel begrenzt ist, der zusammen mit dem erstgenannten Mantel einen im Querschnitt
ringförmigen Raum abgrenzt, der mit der Brennkammer und einem Rauchgasabzug in Verbindung
steht, damit in der Brennkammer erzeugte Rauchgase durch den genannten Raum strömen
und dabei Wärme an den Wasserspeicher abgeben, bevor sie den Kessel durch den Rauchgasabzug
verlassen, wobei die Rauchgase längs im Raum vorgesehener Lenkglieder strömen, die
vorzugsweise längsverlaufende Profilelemente U-förmigen Querschnitts umfassen, welche
gleichmässig rund um die Brennkammer verteilt und mit dem Wässerspeichermantel verbunden
sind, um die die Wärme von den Rauchgasen aufnehmende Fläche dieses Mantels zu vergrössern.
[0003] Heizkessel dieses Typs sind seit einiger Zeit auf dem Markt erhältlich. Bei Kesselkonstruktionen,
wo die Rauchgase in der obengenannten Weise strömen, will man die Wärme der Rauchgase,
nachdem sie die Brennkammer verlassen haben und bevor sie durch den Rauchgasabzug
entweichen, weitmöglichst ausnutzen können. Erfahrungsgemäss kann jedoch eine an sich
erwünschte Herabsetzung der Rauchgastemperatur während der Strömung durch den Kessel
gewisse Kondensationsprobleme hervorrufen, vor allem im unteren, kälteren Teil des
Kessels, und falls diesem nicht in konstruktiver Hinsicht entgegengewirkt wird, so
wird der Heizkessel nicht einwandfrei arbeiten. Ausserdem können an denjenigen Mantelteilen,
wo infolge einer allzu niedrigen Kesseltemperatur, saures Kondensat ausgefällt wird,
Korrosionsschäden entstehen.
[0004] Die deutsche Auslegeschrift 26 13 186 beschreibt einen Heizkessel der obengenannten
Art. Im ringförmigen Raum zwischen der Brennkammer und dem Wasserspeicher sind hier
in gewisser Weise angebrachte U-Profile vorgesehen, die eine Mehrzahl längsverlaufender,
paralleler Kanäle bilden, die alle an ihren vorderen Enden direkt mit der Brennkammer
in Verbindung stehen, während sie mit ihren hinteren Enden in eine an den Rauchgasabzug
angeschlossene Austrittskammer hinter der Brennkammer münden. Die Rauchgase von der
Brennkammer können somit mit gleichmässiger Verteilung, in Umfangsrichtung gesehen,
in einem einzigen Zug durch den Raum zu dieser Austrittskammer strömen, und da die
oben durch den Raum verlaufende Rauchgasströmung dieselbe Temperatur wie die unten
verlaufende Rauchgasströmung hat, wird sowohl oben als auch unten eine gleich grosse
Wärmemenge abgegeben. Im unteren Teil des Kessels, zu dem das gekühlte Rücklaufwasser
vom Heizsystem geleitet wird, wird also im Betrieb eine niedrigere Temperatur als
im oberen Kesselteil vorherrschen. Bei einem Heizkessel, in dem die Rauchgase in der
in der Patentschrift genannten Weise strömen und den man zur Erhöhung des Wirkungsgrades
in einer solchen Weise zu bemessen versucht, dass eine niedrige Schornsteintemperatur
erhalten wird, ist es deshalb schwierig, unten am Wasserspeichermantel Kondensationserscheinungen
zu vermeiden, jedenfalls während der bei intermittierender Ölfeuerung oft vorkommenden
Ingangsetzungszeiten. Diese Kondensationsprobleme bedeuten deshalb im praktischen
Betrieb, dass die Möglichkeiten, mit einem solchen Kessel aus den Rauchgasen eine
maximale Wärmemenge zu erhalten, stark begrenzt werden.
[0005] Ähnliche Vorrichtungen zum Leiten der Rauchgase von einer Brennkammer sind in der
deutschen Auslegeschrift 17 78 880 beschrieben. Auch hier sind im Raum innen im Wasserspeichermantel
mehrere axial verlaufende Profile vorgesehen, welche parallele Rauchgaskanäle bilden,
und es sind Ausführungsbeispiele gezeigt, wo ein gewisser, geringer Rauchgasstrom
zunächst in einer Richtung in einem solchen Kanal und dann in der entgegengesetzten
Richtung in einem benachbarten Kanal strömt, bevor der Rauchgasstrom an den Schornstein
abgegeben wird. Wie beim obengenannten, bekannten Heizkessel sind keine konstruktive
Massnahmen ergriffen worden, um Temperaturunterschieden (Schichtung) auf verschiedenen
Kesselhöhen entgegenzuwirken, und die hierdurch verursachten Probleme sind also auch
hier nicht gelöst worden.
[0006] Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel des eingangs
erwähnten Typs zu schaffen, der ohne Schwierigkeiten unter maximaler Ausnutzung der
Rauchgaswärme arbeiten kann und hierdurch einen hohen Kesselwirkungsgrad erhält. Genauer
gesagt ist es Aufgabe der Erfindung, einen Niedertemperaturkessel zu schaffen, bei
dem im Betrieb ein besseres thermisches Gleichgewicht zwischen den unteren und oberen
Kesselteilen erzielt wird, wodurch der untere Teil des Wasserspeichers des Kessels
eine höhere Temperatur als die heute auf dem Markt erhältlichen Heizkessel erhält,
so dass die vor allem bei Niedertemperaturkesseln auftretenden Kondensationsprobleme
und dadurch hervorgerufenen Korrosionserscheinungen vermieden werden.
[0007] Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, auf der Rauchgasseite eines Heizkessels
des genannten Typs Mittel vorzusehen, die die Rauchgasströmung derart zu den verschiedenen
Kesselteilen leiten, dass zwischen diesen Teilen eine günstigere Verteilung der Rauchgaswärme
entsteht, wobei eine einfache Konstruktion und Fertigung dieser Mittel erstrebt ist.
[0008] Ausserdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen Niederdruckkessel der genannten Art,
welcher Mittel besitzt, die die Rauchgasströmung im Kessel in einer solchen Weise
beeinflussen, dass die obengenannten, erstrebten Verbesserungen erzielt werden, auch
mit Mitteln zu versehen, die die gesamte Wärmeaufnahme im Kessel in einer solchen
Weise einregeln, dass die Temperatur der zum Schornstein abgehenden Rauchgase einen
kritischen Wert nicht unterschreitet.
[0009] Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss durch die in den Patentansprüchen genannten
Merkmale des Heizkessels erzielt.
[0010] Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemässen Kessel,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 in perspektivischer Ansicht die von den Rauchgasen bestrichenen Teile des Kessels
gemäss Fig. 1 und 2, und
Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2 des erfindungsgemässen Heizkessels in
einer alternativen Ausführungsform.
[0011] Obgleich die Erfindung nicht ausschliesslich für Niedertemperaturkessel bestimmt
ist, die mit Öl oder Gas geheizt werden, sondern auch für andere Wärmeanlagen benutzt
werden kann, ist im folgenden ein Heizkessel dieses Typs als eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
[0012] In der Zeichnung bezeichnet 1 die Brennkammer des Heizkessels, welche runden, zweckdienlicherweise
kreisförmigen Querschnitts ist, der von einem rohrförmigen Mantel 2 aus feuerfestem
Werkstoff beqrenzt ist. Der Mantel erstreckt sich von der Vorderwand 3 des Kessels,
die mit einer isolierten Klappe ausgebildet ist, welche auf der Innenseite eine gegen
das Mantelende anliegende Blechabdeckung 4 aufweist. Der Brenner 6 des Kessels erstreckt
sich durch ein in der Mitte der Klappe aufgenommenes Loch 5 in die Brennkammer hinein.
[0013] Der Brennkammermantel 2 ist hinten im Kessel mit einer Rückwand 7 verbunden, die
ebenfalls aus feuerfestem Werkstoff gefertigt ist und den gesamten Raum abgrenzt,
in dem sich die Flamme und die Rauchgase vom Brenner 6 ausbreiten können. In der in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist jedoch die wirksame Länge der Brennkammer
durch eine Stirnwand 8 reduziert, die beispielsweise mit Hilfe von Schraubverbänden
(bei 9) lösbar am Mantel 2 kurz vor der Rückwand 7 befestigt ist. Die Einwirkung dieser
lösbaren Stirnwand auf die Wärmeaufnahme im Kessel ist im folgenden näher erläutert.
[0014] Die Brennkammer 1 ist auf allen Seiten vom Wasserspeicher 10 des Kessels umschlossen,
der nach innen von einem zweiten rohrförmigen Mantel 11 begrenzt ist. Der Mantel 11
erstreckt sich über die gesamte Länge des Brennkammermantels 2 und ist vorzugsweise
mit diesem konzentrisch, derart, dass die beiden Mäntel zwischen sich einen im Querschnitt
ringförmigen Raum 12 belassen. Radial nach aussen ist der Wasserspeicher von einem
Aussenmantel 13 abgegrenzt, der an seinen Enden mit Hilfe von kreisringförmigen Stirnwänden
14 und 15 mit dem Mantel 11 verbunden ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Stirnwand
15 ein Stück vom Vorderende des Mantels 11 zurückgezogen, um einer Isolierung 16 an
der Kesselvorderwand Platz zu bereiten. Auch der Aussenmantel 13 und die Stirnwand
14 sind in herkömmlicher Weise mit Isolierstoff 17 abgedeckt, der wie aus Fig. 2 ersichtlich
den Raum innerhalb der äusseren Abkleidung 18 des Kessels ausfüllen kann.
[0015] Der Raum 12 zwischen den Mänteln 2 und 11 soll in bekannter Weise teils mit der Brennkammer
1 und teils mit einem Rauchgasabzug 19 in Verbindung stehen, der im dargestellten
Ausführungsbeispiel im hintersten Kesselteil gelegen und an ein Schornsteinrohr 20
angeschlossen ist, so dass der Raum von den Rauchgasen von der Brennkammer durchströmt
werden kann, und die Rauchgase ihre Wärme an den Wasserspeicher 10 abgeben können,
bevor sie durch das Schornsteinrohr entweichen. Der Rauchgasstrom verläuft hier axial
längs Lenkglieder, die in den Raum eingesetzt sind und in bekannter Weise aus längsverlaufenden
Profilelementen 21 U-förmigen Querschnitts bestehen können. Wie aus Fig. 2-3 ersichtlich,
können die Profilelemente gleichmässig in Umfangrichtung um die Brennkammer verteilt
sein und eine radiale Ausdehnung haben, die der radialen Abmessung zwischen den Mänteln
2 und 11 gleich oder unbedeutend kürzer ist. Die nach aussen gerichteten Flansche
der Profilglieder sind vorzugsweise mit Hilfe von längsverlaufenden Schweissfugen
fest mit dem Wasserspeichermantel 11 verbunden, so dass die Profilelemente die Rauchgase
verteilen und axial lenken und ausserdem die wärmeaufnehmende Fläche dieses Mantels
wesentlich vergrössern und somit eine stark verbesserte Wärmeübertragung an den Wasserspeicher
ermöglichen. Ausserdem dienen die Profilelemente 21 dem Brennkammermantel als Führung,
so dass dieser bei Bedarf leicht durch die Klappenöffnung in der Vorderwand 3 herausgezogen
werden kann.
[0016] Die Verbindung zwischen der Brennkammer 1 und dem Raum 12 ist erfindungsgemäss als
eine unten in der Brennkammer gelegene Ableitungsöffnung 22 ausgebildet. Diese ist
vorzugsweise wie im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Ausnehmung in dem der
Vorderwand 3 am nächsten liegenden, offenen Ende 23 des Brennkammermantels 2 ausgebildet,
jedoch kann bei einer anderen Ausführungsform der Rauchgaskanäle stattdessen ein oder
mehrere Rauchgasabzüge von der Brennkammer im Inneren des Kessels, an der Rückwand
7 oder zwischen dieser und der in Fig. 1 gezeigten Lage der Öffnung 22 ausgeführt
werden.
[0017] Ferner ist es ein wichtiges Merkmal der Erfindung, dass der genannte Raum 12 Trennwände
24 besitzt, die sich in Querrichtung nach aussen vom Brennkammermantel 2 zum Wasserspeichermantel
11 erstrecken und in Längsrichtung vom einen Ende des Raums zum anderen verlaufen,
so dass die Trennwände den Raum in voneinander getrennte, längsverlaufende Kanäle
A, B und C unterteilen. Wie aus Fig. 1-3 ersichtlich, ist jede Trennwand vorzugsweise
als ein Winkeleisen ausgeführt, das mit seinem einen Flansch mit dem Brennkammermantel
verbunden, zweckmässigerweise verschweisst ist, während der andere Flansch dem benachbarten
radialen Flansch eines der Profilelemente folgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwei solche Trennwände 24
1 und 24
2 vorgesehen, die sich längs des unteren Kesselteils erstrecken und an den Enden der
Profilelemente 21 vorbei bis zum Vorderende 23 des Brennkammermantels, d.h. bis zur
Blechabdeckung 4 der Vorderwand, gezogen sind, wodurch der zwischen diesen beiden
Trennwänden gebildete Kanal A sowohl schräg nach oben nach den Seiten wie nach vorn
dicht abgetrennt ist. Ferner sind zwei obere Trennwände 24
3 und 24
4 vorgesehen, welche kürzer sind als die beiden erstgenannten Trennwände und sich nur
bis an die Enden der Profilelemente 21 heran erstrecken, wodurch zwischen jedem dieser
Trennwandenden und dem davorliegenden Teil der Blechabdeckung 4 ein Kanal 25 gebildet
wird. Diese Kanäle bilden zusammen mit den auf beiden Seiten davon liegenden, freien
Räumen um den Brennkammermantel herum eine vordere Umlenkkammer 27, die 2/3 des Mantelumfangs
umfasst.
[0018] Die beiden letztgenannten Trennwände 24
3 und 24
4 sind, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, hinten an je ein radial gerichtetes Blech
27 angeschlossen, so dass der radial ässere Teil 28 jedes Blechs eine Verlängerung
nach hinten der Trennwand bildet. Die radial inneren Blechteile 29 sind an ihren Kanten
mit der Rückseite der Rückwand 7 der Brennkammer sowie miteinander verbunden, zweckdienlicherweise
zu einem V, dessen Spitze in der Höhe der Achslinie der Brennkammer gelegen ist.
[0019] In Verbindung mit dem von den Blechen 27 abgegrenzten oberen Raum 30 ist der Rauchgasabzug
19 in Form eines nach hinten alternativ nach oben gerichteten Rohrstutzens angeordnet,
während unter den Blechen eine hintere Umlenkkammer 31 für die Rauchgase gebildet
ist.
[0020] Um an der Ableitungsöffnung 22 günstige Strömungsverhältnisse zu schaffen, ist dieser
Öffnung - wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich - in Umfangrichtung eine Ausdehnung
zu geben, die mit der des Kanals A übereinstimmt, d.h. die Seitenkanten 32 der Öffnung
können mit den einander zugewandten Kanten 33 der Trennwände 24 und 24
2 zusammenfallen. Ferner ist es zweckdienlich, in den vorderen Enden der unten aus
dem Kanal A herausragenden U-Profile 21 Ausnehmungen 34 in den Stegen der Profile
vorzusehen. In dieser Weise wird, wie durch den Pfeil 35 angedeutet, ein gewisser,
geringerer Teil der Rauchgasströmung von der Brennkammer nach vorn in Richtung gegen
den untersten Teil der Vorderwand 3 gezwungen werden und wird somit ganz vorn an der
Stirnwand 5 im Wasserspeicher Wärme abgeben, während der Hauptanteil der Rauchgasströmung
den kürzeren Weg 36 durch die Ausnehmungen 33 und zwischen den Profilelementen 21
A in den Kanal A hinein nehmen kann.
[0021] Durch die soeben beschriebene Anordnung auf der Rauchgasseite des Kessels wird sämtlicher
bei der Verbrennung in der Brennkammer 1 erzeugter Rauch durch die Abzugsöffnung 22
abgehen, von der die Rauchgase in einem ersten Zug axial nach hinten durch den Kanal
A strömen. Da die Rauchgastemperatur beim Eintritt in den Kanal dieselbe ist wie die
Endtemperatur in der Brennkammer, werden diejenigen Kanalwände, die zum Wasserspeicher
10 gehören, d.h. der Teil des Mantels 11 zwischen den Trennwänden 24, und 24
2 und die daran angebrachten Profilelemente 21
A, eine kräftige Wärmezufuhr erhalten, im Anfang des Kanals hauptsächlich in der Form
einer Strahlung und dann mit einem zunehmenden Anteil von Konvektionswärme.
[0022] Wenn die Rauchgase die Umlenkkammer 31 hinter der Brennkammerwand 7 erreichen, werden
sie von den den Weg nach oben gegen den Raum 10 sperrenden Blechen 27 gezwungen, sich
in zwei Strömungen aufzuteilen, die eine auf der linken Kesselseite durch den Kanal
B
1 und die andere auf der rechten Seite durch den Kanal B 2* Die Rauchgase, die durch
die Wärmeabgabe im unteren Kanal A etwas kühler geworden sind, strömen nun also in
einem zweiten, sich vorwärts bewegenden Zug (der Pfeil 37 in Fig. 1), wobei die Rauchgastemperatur
infolge der Wärmeaufnahme in denjen en Flächen auf beiden Seiten des Wasserspeichermantels,
die nun von den Rauchgasen bestrichen werden, weiter reduziert wird.
[0023] Wenn die Rauchgase am vorderen Teil des Raumes 12 zwischen der Brennkammer und dem
Wasserspeicher angekommen sind, werden sie wieder gezwungen, ihre Richtung zu ändern,
wobei sie von den Enden der Profilelemente 21 links und rechts aufwärts durch die
Umlenkkammer 26 an den Enden der Trennwände 24
3 und 24
4 vorbei und zwischen die Flansche der zum Kanal III (die Pfeile 38 in Fig. 1 und 3)
gehörenden Profilelemente hineinströmen. In diesem dritten Zug, der sich also rückwärts
zwischen den Mänteln 2 und 11 bewegt und die gesamte Rauchgasmenge des Kessels umfasst,
wird der weitere, gewinnbare Teil der Rauchgaswärme an den oberen Teil des Wasserspeichermantels
11 abgegeben, wonach die Rauchgase über den Raum 30 an der Oberseite der Bleche 27
und den Rauchgasabzug 19 zum Schornsteinrohr 20 geleitet werden.
[0024] Es leuchtet ein, dass der erfindungsgemässe Heizkessel im Vergleich mit herkömmlichen
Kesseln, in denen der Oberteil des Wasserspeichers ebenso viel Wärme wie der untere
Teil aufnimmt, wobei sich das Kesselwasser "schichten" kann und ganz unten merkbar
kälter wird, mit einer wesentlich gleichmässigeren Temperatur des Kesselwassers arbeiten
wird, indem der Wasserspeicher, durch den die Rauchgase im ersten Zug im Kanal A strömen,
Wärme aufnimmt, während die Rauchgase in diesem Teil am heissesten sind und also eine
grössere Wärmemenge als bei herkömmlichen Kesseln abgeben. In dieser Weise wird also
der infolge des abwärts aus der Rücklaufleitung 39 strömenden Wassers auftretende
Wärmeabfall ausgeglichen, gleichzeitig wie der Neigung des erwärmten Wassers, im Wasserspeicher
hoch zu steigen, entgegengewirkt wird. Die gleichmässigere Temperaturverteilung im
erfindungsgemässen Heizkessel wird auch dadurch erleichtert, dass die Rauchgase, nachdem
sie im Kanal A Wärme abgegeben haben und in den Kanälen B
1 und B
2 des zweiteiligen, zweiten Zugs weiterströmen, nun eine niedrigere Temperatur aufweisen,
die dem Wärmebedarf in den Seitenteilen des Kessels angepasst ist, und dass die Rauchgase,
wenn sie ihre niedrigste Temperatur aufweisen, im dritten Zug vor dem Rauchgasabzug
längs des obersten Teils des Wasserspeichers strömen können, wo das durch die Steigleitung
40 abzuleitende Kesselwasser aus natürlichen Gründen am heissesten ist, und wo also
der Wärmebedarf am niedrigsten ist.
[0025] Die Reihenschaltung der Rauchgaskanäle A-B-C führt dazu, dass das Problem der Kondensaterscheinungen
in den unteren Teilen des Rauchgasraumes 12 beseitigt wird, und dass man deshalb den
Kessel bei einer so niedrigen Temperatur wie 40°C arbeiten lassen kann, ohne in diesen
Teilen eine Korrosion zu riskieren. Die niedrigere Kesseltemperatur führt ihrerseits
zu niedrigeren Strahlungsverlusten an die Umgebung. Gleichzeitig führt der lange Strömungsweg
in den reihengeschalteten Kanälen dazu, dass die Rauchgaswärme maximal ausgenutzt
werden kann, was durch eine niedrige Rauchgastemperatur an den Schornstein und einen
Wirkungsgrad von bis zu 96% zum Ausdruck kommt.
[0026] In gewissen Anlagen kann jedoch infolge der Betriebsverhältnisse die Rauchgastemperatur
unter der für den Schornstein kritischen, unteren Grenze zu liegen kommen, bei der
Kondensation eintritt. Dieser Nachteil kann gemäss einem besonderen Merkmal der vorliegenden
Erfindung durch die Anordnung der lösbar in die Brennkammer 1 eingesetzten Stirnwand
8 beseitigt werden. Falls diese Wand nach hinten, also näher an die feste Rückwand
7 heran verlegt oder weggenommen wird, so dass die wirksame Länge der Brennkammer
grösser wird, können Rauchgase vom Brenner 6, bevor sie gegen die Abzugsöffnung 22
umgelenkt werden, mehr Wärme als bisher durch den hinteren oberen Teil des Mantels
2 an die kälteren Gase abgeben, die sich auf der Aussenseite des Mantels in den oberen
Rauchgaskanälen zum Schornstein bewegen. Die letztgenannten Rauchgase werden also
auf eine höhere Temperatur wiedererhitzt, als wenn die Wand 8 in die Brennkammer eingesetzt
oder darin nach vorn versetzt wird, da ja der dahinterliegende Teil der Brennkammer
nicht von der Flamme und den Rauchgasen vom Brenner erreicht werden kann.
[0027] Obgleich es vorzuziehen ist, die Ableitungsöffnung 22 im Vorderteil des Kessels und
den Rauchgasabzug hinten anzubringen, ist es durchaus möglich, in einer umgekehrten
Lage die Rauchgaskanäle in der nun beschriebenen Weise anzubringen, so dass die Rauchgase
stattdessen sowohl im ersten als auch im dritten Zug im Kessel vorwärts strömen.
[0028] Die Winkeleisen 241-4, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Form von Trennwänden
den Raum 12 zwischen der Brennkammer und dem Wasserspeicher in die vier Kanäle unterteilen,
können alternativ aus den Flanschen auf den vier U-Profilen 21 bestehen, die sich
im Ausführungsbeispiel längs der Winkeleisen erstrecken, wobei die beiden unteren
U-Profilflansche, welche also die Winkeleisen 24
1 und 24
2 ersetzen sollen, dieselbe Länge wie die letzteren haben müssen, um die Rauchgase
von der Brennkammer daran zu hindern, aufwärts zu den Seitenkanälen B
1 und B
2 zu strömen. Um eine Leckage zwischen den Kanälen zu vermeiden, ist dafür zu sorgen,
dass sich die genannten U-Profile so dicht wie möglich gegen die Aussenseite des Brennkammermantels
2 anschliessen, und dass auch an der Vorderkante der beiden hinten vorgesehenen Bleche
28 eine Abdichtung erhalten wird.
[0029] Zur Vermeidung unnötiger Druckgefälle in der Ausführungsform gemäss Fig. 1-3 schliesscn
die beiden Kanäle B
l und B
2 vorzugsweise einen Umfangwinkel miteinander ein, welcher die gleiche Grösse hat wie
der Umfangwinkel jeder der restlichen Kanäle. Die Kanäle A und C müssen also je einen
Winkel von 120° und jeder Seitenkanal einen Winkel von 60° einschliessen.
[0030] In der in Fig. 4 schematisch dargestellten, alternativen Ausführungsform sind im
Raum 12 zwischen den Brennkammer- und Wassermänteln 2 bzw. 11 nur drei Trennwände
411-3 angebracht. Die beiden unteren Trennwände 41
1 und 41
2 trennen hier einen unteren Kanal A' ab, der in Analogie mit dem Vorhergehenden mit
der Brennkammer 1 durch eine Ableitungssöffnung 22' in Verbindung steht und längs
dem die Rauchgase des ersten Zuges in Richtung gegen dasjenige Ende strömen, wo der
Rauchgasabzug 19' gelegen ist. Oberhalb und links vom Kanal A' ist zwischen den Trennwänden
41
2 und 41
3 ein Seitenkanal B' gebildet, der über eine Umlenkkammer im genannten Ende unterhalb
und links von den V-gestellten Blechen 27' mit dem Kanal A' reihengeschaltet ist,
um die Rauchgase in einem zweiten Zug in der entgegengesetzten Richtung zu lenken.
Schliesslich umfasst das Kanalsystem einen Kanal C' zwischen den Trennwänden 41
1 und 41
3, der mit dem Kanal B' reihengeschaltet ist und durch den die Rauchgase erneut in
der erstgenannten Richtung längs der Mäntel 2 und 10 strömen, wonach sie zum Schornstein
abgehen. Die Kanäle sind mit einem Umfangwinkel von 120° auszubilden, so dass der
Strömungswiderstand in jedem Kanal derselbe wird.
[0031] In Analogie mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erfolgt zum unteren Teil des
Wasserspeichers 10 eine kräftige Wärmezufuhr durch das Wassermantelsegment zwischen
den Trennwänden 41, und 41
2, während ein kleinerer Teil der Rauchgaswärme durch das Segment im Kanal B' und der
Rest der gewonnenen Rauchgaswärme vom dritten Mantelsegment des Kanals C' an das Kesselwasser
übertragen werden.
[0032] Die Erfindung ist nicht auf die hier gezeigte Anordnung mit vier bzw. drei Kanälen
begrenzt, die drei reihengeschaltete Züge bilden, sondern die Anzahl der Kanäle und
Züge kann auch grösser sein. Es ist auch möglich, die Erfindung zu verwirklichen und
die durch sie gebotenen Vorteile auszunutzen, indem man nur zwei reihengeschaltete
Kanäle vorsieht, die den unteren bzw. oberen Teil des Raumes zwischen der Brennkammer
und dem Wassermantel umfassen.
[0033] Aus Obigem geht hervor, dass die Anordnung der reihengeschalteten Rauchgaskanäle
gemäss der Erfindung und die hierdurch erzielten Vorteile an sich nicht voraussetzen,
dass die Kanäle getrennte Glieder in Form von beispielsweise den in Fig. 1-3 gezeigten
Profilelementen 21 aufweisen, die den Rauchgasstrom lenken und weiter aufteilen, deren
Hauptaufgabe es aber ist, die Wärmeaufnahme von den Rauchgasen zu verbessern. In denjenigen
Fällen, wo diese Wärmeaufnahme trotzdem befriedigend ist, kann man - wie in der Ausführungsform
gemäss Fig. 4 - solche besonderen Glieder entbehren und die die Rauchgaskanäle voneinander
abgrenzenden Trennwände die Rolle als lenkende Glieder übernehmen lassen.
1. Vorrichtung an Heizkesseln mit einer Brennkammer (1) runden Querschnitts, die von
einem ersten, rohrförmigen Mantel (2) abgegrenzt ist, der sich von der Vorderwand
(3) des Kessels zu einer Rückwand (7) erstreckt, die der Vorderwand zugekehrt ist
und die Länge der Brennkammer begrenzt, einem Wasserspeicher (10), der in seitlicher
Richtung die Brennkammer umschliesst und nach innen von einem zweiten rohrförmigen
Mantel (11) abgegrenzt ist, der zusammen mit dem ersten Mantel einen im Querschnitt
ringförmigen Raum (12) abgrenzt, der mit der Brennkammer und einem Rauchgasabzug (19)
in Verbindung steht, damit die in der Brennkammer erzeugten Rauchgase durch den genannten
Raum strömen und dabei Wärme an den Wasserspeicher abgeben, bevor sie durch den Rauchgasabzug
vom Kessel entweichen, wobei die Rauchgase längs leitender Glieder im Raum strömen,
die vorzugsweise längsverlaufende Profilelemente (21) U-förmigen Querschnitts umfassen,
welche gleichmässig rund um die Brennkammer verteilt und mit dem Wasserspeichermantel
(11) verbunden sind, um dessen die Wärme von den Rauchgasen aufnehmende Fläche zu
vergrössern, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Raum (12) durch Trennwände
(24) unterteilt ist, die sich in Querrichtung vom Brennkammermantel (2) zum Wasserspeichermantel
(11) erstrecken und in Längsrichtung vom einen Ende des Raumes zum anderen verlaufen,
derart, dass zwischen der Brennkammer (1) und dem Wasserspeicher (10) von den Trennwänden
(24) getrennte, längsverlaufende Strömungskanäle (A, B, C) gebildet werden, die die
genannten leitenden Glieder umfassen, vorzugsweise als eine in jedem Kanal angeordnete
Gruppe von Profilelementen (21), und dass die Kanäle in einer Reihenschaltung miteinander
verbunden sind, die von einer unten in der Brennkammer liegenden Rauchgasableitung
(22) ausgehen und in den Rauchgasabzug (19) münden, wobei die heissen, von der Brennkammer
(1) kommenden Rauchgase in einem ersten Zug (in A) Wärme an einen unteren Teil des
Wasserspeichers (10) abgeben, wonach die in dieser Weise abgekühlten Rauchgase in
darauffolgenden Zügen (in B-C) weitere Wärme an die restlichen Teile des Wasserspeichers
abgeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Kanäle (A, B, C)
die von der Brennkammer (1) durch die Ableitungsöffnung (22) kommenden Rauchgase zuerst
in Richtung nach hinten an der Rückwand (7) vorbei und von dort in entgegengesetzter
Richtung zur Vorderwand (3) und dann schliesslich wieder in Richtung nach hinten zu
einem sich an den Rauchgasabzug (19) anschliessenden Raum (30) leiten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Raum
(12) in vier Strömungskanäle unterteilt ist, und zwar einen unteren Kanal (A) für
den genannten ersten Zug, der vorzugsweise 1/3 der Querschnittsfläche des Raumes umschliesst,
zwei Seitenkanäle (B), die auf je einer Seite der Brennkammer (1) und oberhalb des
unteren Kanals liegen sowie je mittels einer ersten Umlenkkammer (26) an dem am weitesten
von der Ableitungsöffnung (20) liegenden Brennkammerende (7) an den unteren Kanal
angeschlossen sind, um die Rauchgase in einen zweiten, zweiteiligen Zug in Richtung
gegen das andere Brennkammerende (23) zu leiten, wo eine zweite Umlenkkammer (31)
vorgesehen ist, wobei jeder Seitenkanal (B) vorzugsweise 1/6 der Querschnittsfläche
des Raumes umschliesst, sowie einen oberen Kanal (C), der zwischen und oberhalb der
beiden Seitenkanäle (B) gelegen ist, und an diese mittels der zweiten Umlenkkammer
(31) angeschlossen ist, um die Rauchgase in einem dritten Zug zurück zum erstgenannten
Brennkammerende (7) zu leiten, von dem sie durch den Rauchgasabzug (19) abgegeben
werden, wobei der obere Kanal (C) vorzugsweise das restliche 1/3 der Querschnittsfläche
des Raumes umschliesst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsöffnung
(22) in dem der Vorderwand (3) am nächsten liegenden Teil des Brennkammermantels (2)
ausgebildet ist, so dass die in der Brennkammer erzeugten Rauchgase, bevor sie von
dieser abgeleitet werden, gezwungen sind, längs der Innenseite des Brennkammermantels
zur Vorderwand zurückzuströmen und Wärme an die auf der Aussenseite strömenden Rauchgase
abzugeben, und dass eine vor der Rückwand (7) in die Brennkammer (1) einsetzbare oder
daraus herausnehmbare Stirnwand (8) vorgesehen ist, um durch Kürzung bzw. Verlängerung
der von den Rauchgasen bestrichenen Innenseite der Brennkammer (1) die Temperatur
der Rauchgase im letzten Zug herabzusetzen bzw. zu erhöhen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsöffnung
(22) von einer im einen Ende (23) des Brennkammermantels (2) vorgesehenen Ausnehmung
gebildet ist, deren Breite dem Abstand zwischen den beiden Trennwänden (241,2) hauptsächlich
gleich ist, welche beiden Trennwände den an die Ableitungsöffnung angeschlossenen
Kanal (A) abgrenzen und an das genannte Ende des Brennkammermantels herangezogen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände
(243,4), welche den Kanal (C) abgrenzen, in dem die Rauchgase im letzten Zug zum Rauchgasabzug
(19) strömen, in der entgegengesetzten Richtung in einigem Abstand vom Ende (23) des
Brennkammermantels enden, so dass hier ein freier Durchlauf (25) gebildet wird, durch
den die Rauchgase vom vorhergehenden Zug umgelenkt und in den Kanal eingeführt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte,
an den Rauchgasabzug (19) anschliessende Raum (30) hinter der Rückwand (7) gelegen
und nach unten von zwei radial gerichteten Blechen (27) abgegrenzt ist, deren radial
äussere Teile (28) in die beiden Trennwände (243,4) übergehen, zwischen denen die Rauchgase rückwärts zum Raum (30) geleitet werden,
während die radial inneren Teile (29) der Bleche V-förmig miteinander verbunden und
kantenweise an der Rückwand (7) befestigt sind.