DE1958884C3

DE1958884C3 - Kettle for heating oil

Info

Publication number: DE1958884C3
Application number: DE1958884A
Authority: DE
Inventors: Paul Frederickssund Hededam (Daenemark)
Original assignee: Aalborg Vaerft AS
Current assignee: Aalborg Vaerft AS
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1969-11-24
Publication date: 1978-06-08
Also published as: FR2071673A5; BE758999A; US3631842A; ZA707014B; JPS4939587B1; DK124972B; GB1276427A; DE1958884A1; NL7016712A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kessel zum Erhitzen von Öl, bei welchem ein brennbares Mittel, wie z. B. gleichfalls öl, in eine langgestreckte Feuerbüchse eingedüst wird und verbrennt, die verbrannten Gase am Ende der Feuerbüchse umgelenkt werden und danach ein System von die Feuerbüchse allseitig umgebenden Abgasrohren durchströmen, wobei die Abgasrohre in gerader Richtung durch ein schraubenförmiges Kanalsystem hindurchgeführt sind, dessen Windungen voneinander nur durch eine einzige Wand getrennt sind und welches von dem zu erhitzenden öl durchströmt wird.The invention relates to a boiler for heating oil, in which a combustible agent, such as. B. also oil, is injected into an elongated fire box and burns the burned gases on The end of the fire box are deflected and then a system of surrounding the fire box on all sides Flow through exhaust pipes, the exhaust pipes in a straight direction through a helical channel system are passed, the turns of which are separated from each other only by a single wall and through which the oil to be heated flows.

Bei einer bekannten derartigen Einrichtung strömt das zu erhitzende öl im Gleichstrom mit den Abgasen in den Abgasrohren und entgegengesetzt zur Eindüsrichtung des ölbrenners, um am Anfang des Kessels auszutreten (deutsches Gebrauchsmuster 19 93 939).In a known device of this type, the oil to be heated flows in cocurrent with the exhaust gases the exhaust pipes and opposite to the injection direction of the oil burner to the beginning of the boiler to resign (German utility model 19 93 939).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines derartigen Kessels mit nur einem ständigen Strom auf der ölseite ohne Krackgefahr zu erhöhen sowie dabei auf dem ganzen Strömungsweg des Öls im Kessel einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten und den Druckverlust über der Kesselölseite auf ein Minimum zu reduzieren.The invention is based on the object, the efficiency of such a boiler with only one constant flow on the oil side without the risk of cracking, as well as on the entire flow path of the oil in the boiler to ensure optimal heat transfer and the pressure loss on the boiler oil side reduce to a minimum.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daßAccording to the invention this goal is achieved in that

a) zwei strömungstechnisch in Reihe geschaltete, zueinander konzentrisch angeordnete Kanalsyste-a) two duct systems connected in series and arranged concentrically to one another

me für das zu erhitzende ö! vorgesehen sind, von denen das äußere Kanalsystem von den Abgasrohren durchsetzt ist, wobei das zu erhitzende Öl im Gegenstrom zu der Bewegung des Abgases das äußere Kanalsystem durchströmt und wobei das innere Kanalsystem zwischen der Feuerbüchse und dem äußeren Kanalsystem angeordnet ist, undme for the ö to be heated! are provided by which the outer channel system is penetrated by the exhaust pipes, with the oil to be heated in the Countercurrent to the movement of the exhaust gas flows through the outer duct system and wherein the inner duct system is arranged between the fire box and the outer duct system, and

b) daß das innere Kanalsystem von dem zu erhitzenden öl im Gegenstrom zur Eindüsrichtung des Brennstoffes durchströmt wird und die Abstände der Windungswände im inneren Kanalsystem derart bemessen sind, daß das öl an den Stellen der heißesten Wärmeabstrahlung der Feuerbüchse entsprechend schneller strömt als an Stellen weniger heißer Wärmeabstrahlung.b) that the inner channel system of the oil to be heated in countercurrent to the injection direction of the Fuel is flowed through and the distances between the winding walls in the inner channel system are dimensioned so that the oil at the points of the hottest heat radiation of the firebox flows correspondingly faster than in places where the heat radiation is less hot.

Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, daß eine optimale Heizflächentemperatur auf der Seite des zu erhitzenden Öls erreicht wird unter gleichzeitiger Verminderung des Druckverlustes der dieses öl führenden Seite auf ein Minimum. Außerdem wird die Krack-Gefahr für das zu erhitzende öl aufgehoben.Such a design has the advantage that an optimal heating surface temperature on the side of the to Heating oil is achieved while reducing the pressure loss of this oil leading page to a minimum. In addition, the risk of cracking the oil to be heated is eliminated.

Nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist der Querschnitt des inneren Kanalsystems geringer als der Querschnitt des äußeren Kanalsystems. Dadurch wird eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des zu erhitzenden Öls an den Stellen erreicht, an denen es in Wärmekontakt mit der Wandung der Feuerbüchse kommt und der größte Wärmeübergang stattfindet. Das zu erhitzende öl nimmt dort eine beträchtliche Wärmemenge auf, die große ölgeschwindigkeit an dieser Stelle verhindert jedoch weitgehend ein Kracken des Öls.According to a design feature of the invention, the cross section of the inner channel system is smaller than the cross-section of the outer canal system. This will result in a higher flow rate of the too heating oil at the points where it is in thermal contact with the wall of the firebox comes and the greatest heat transfer takes place. The oil to be heated takes up a considerable amount there Amount of heat, but the high speed of the oil at this point largely prevents cracking of the oil.

Für die Geschwindigkeit des zu erhitzenden Öls sind mithin zwei Parameter maßgebend, nämlich die Querschnittsflächen der beiden Kanalsysteme und die jeweiligen Abstände der Windungswände. Dabei geben die Querschnittsflächen der Kanalsysteme gewissermaßen eine Voreinstellung in dem Sinne, daß in dem inneren Kanalsystem der Querschnitt geringer und mithin die Strömungsgeschwindigkeit erheblich höher ist als in dem äußeren Kanalsystem. Feinheiten in bezug auf Einstellung der ölgeschwindigkeit können durch Bemessung der jeweiligen Abstände der Windungswände festgelegt werden; so werden im inneren Kanalsystern um die Mitte der Feuerbüchse herum, wo die höchste Temperatur auftritt, entsprechend geringere Abstände der Windungswände vorgesehen.Two parameters are therefore decisive for the speed of the oil to be heated, namely the Cross-sectional areas of the two channel systems and the respective distances between the winding walls. Give it the cross-sectional areas of the channel systems to a certain extent a presetting in the sense that in the inner channel system the cross-section is smaller and therefore the flow velocity is considerably higher is than in the outer canal system. The subtleties of adjusting the oil speed can be done through Dimensioning of the respective distances between the winding walls are determined; so become in the inner canal system around the center of the firebox, where the highest temperature occurs, correspondingly lower Distances between the winding walls provided.

Nach der vorstehend vermittelten Lehre ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, durch Berechnungen oder durch Ausprobieren die erforderliche Bemessung der Querschnitte der Kanalsysteme und der Abstände der WinJungswände festzulegen.According to the teaching conveyed above, it is readily possible for the person skilled in the art by means of calculations or by trying out the required dimensioning of the cross-sections of the duct systems and the distances to set the win / youth walls.

Die zueinander konzentrische Anordnung zweier strömungstechnisch in Reihe geschalteter Kanalsysteme für das zu erhitzende, das äußere Kanalsystem im Gegenstrom zur Bewegung des Abgases durchströmende öl und die Anordnung des inneren Kanalsystems zwischen der Feuerbüchse und dem äußeren Kanalsystem ist durch die USA-Patentschrift 34 44 855 bekanntgeworden. Bei dem dort angegebenen Wärmetauscher werden jedoch die Rauchgase eineinhalbmal hin- und hergeführt und wird die Wärme abnehmende Flüssigkeit (öl) nicht durch ein schraubenförmiges Kanalsy-The concentric arrangement of two duct systems connected in series in terms of flow for the one to be heated, flowing through the outer duct system in countercurrent to the movement of the exhaust gas oil and the arrangement of the inner duct system between the firebox and the outer duct system has become known through the USA patent specification 34 44 855. With the heat exchanger specified there however, the smoke gases are passed back and forth one and a half times and become the heat-absorbing liquid (oil) not through a helical channel system

stem, sondern durch in der Längsrichtung des Kessels verlaufende geradlinige Kanäle von trapezförmigem Querschnitt geleitet. Im Gegensatz zu den Verhältnissen in einem schraubenförmigen Kanalsystem ist dort entweder die (^geschwindigkeit zu niedrig, und es kommt zu dem gefürchteten Verkracken des Öls, oder die {^geschwindigkeit ist zu hoch, was eine zu geringe Durchlaufzeit des Öls und damit einen zu geringen Wärmeaustausch zur Folge hat. Auch ist es dort nicht möglich, die ölgeschwindigkeit so anzupassen, daß das öl an den Stellen der heißesten Wärmeabstrahlung der Feuer büchse am schnellsten strömtstem, but through in the longitudinal direction of the boiler running rectilinear channels of trapezoidal cross-section. In contrast to the circumstances in a helical canal system either the (^ speed is too low, and it the dreaded cracking of the oil occurs, or the {^ speed is too high, which is too slow Lead time of the oil and thus too little heat exchange. Nor is it there possible to adjust the oil speed so that the Oil flows fastest at the points of the hottest heat radiation from the firebox

Ein Ausrührungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn Ausrührungsbeispiel the invention is in Drawing shown and is described in more detail below. It shows

F i g. 1 einen Kessel nach der Erfindung im Längsschnitt, F i g. 1 shows a boiler according to the invention in longitudinal section,

F i g. 2 denselben Kessel im QuerschnittF i g. 2 the same boiler in cross section

Die Feuerbüchse 1 ist von einem ersten Kanalsystem 2 umgeben und von diesem durch eine Wand 1 getrennt. Konzentrisch zu dem Kanalsystem 2 ist das Kanalsystem 3 größeren Querschnitts angeordnet. Beide Kanalsysteme sind im Querschnitt kreisringförmig. Im Kanalsystem 3 ist eine schraubenlinienförmig verlaufende Trennwand 5 angeordnet, während im Kanalsystem 2 sich eine schraubenlinienförmig verlaufende TrennwandThe fire box 1 is surrounded by a first duct system 2 and separated from it by a wall 1. The channel system 3 of larger cross section is arranged concentrically to the channel system 2. Both Channel systems are circular in cross section. In the channel system 3 is a helical one Partition wall 5 arranged, while in the channel system 2 there is a helical partition wall

6 befindet6 is located

Das Verbrennungsmedium, z. B. öl, wird in F i g I von links in die Feuerbüchse eingedüst und durchläuit den Kessel entsprechend den gestrichelten Pfeilen 7. Am Ende des Kessels werden die verbrannten Abgase in der Rauchkammer 15 im Sinne der dort dargestellten PfeileThe combustion medium, e.g. B. oil, is in F i g I of sprayed into the fire box on the left and run through the boiler according to the dashed arrows 7. Am At the end of the boiler, the burned exhaust gases are in the smoke chamber 15 in the sense of the arrows shown there

7 umgelenkt und durchlaufen rückwärts in Abgasrohren 11 das Kanalsystem 3, um in die Abgassammeikammer 16 zu gelangen und von dort über eine nicht gezeichnete Leitung zum Schornstein geführt zu werden.7 deflected and run backwards in exhaust pipes 11 through the channel system 3 to into the exhaust collection chamber 16 and from there to be led to the chimney via a line not shown.

In dem Kanalsystem 3 ist eine Trennwand 5 schraubenlinienförmig angeordnet, so daß sich ein fortlaufender Schraubengang bildet. Durch dieses Trennwandsystem hindurch führen, wie F i g. 2 zeigt, die Abgasrohre 11.In the channel system 3, a partition 5 is arranged helically so that a continuous helical thread forms. Lead through this partition system, as shown in FIG. 2 shows that Exhaust pipes 11.

Am Ende des Kanalsystems 3 ist eine Übergangsstelle 17 zum Kanalsystem 2. Das Kanalsystem 2 weist gleichfalls eine schraubenlinienförmig angeordnete Trennwand 6 auf. Der Flächenabstand oder die Dicke d des Kanalsystems 2 ist erheblich geringer als der Flächenabstand oder die Dicke D des Kanalsystems 3.At the end of the channel system 3 there is a transition point 17 to the channel system 2. The channel system 2 also has a partition 6 arranged in a helical manner. The surface spacing or the thickness d of the duct system 2 is considerably smaller than the surface spacing or the thickness D of the duct system 3.

Der Strömungsweg des zu erhitzenden Öls ist durch die ausgezogenen Pfeile 8 dargestellt Day zu erhitzendeThe flow path of the oil to be heated is shown by the solid arrows 8 to be heated

ίο öl tritt an der Stelle 9 in den Kessel ein und durchläuft das Kanalsystem 3 in schraubenlinienförmiger Bahn, bedingt durch die entsprechend angeordnete Trennwand 5. Es nimmt dabei Wärme von den sich abkühlenden Rauchgasen, die die geradlinigen Abgaskanäle 11 durchströmen, auf. Die Schraubenlinie kann im Zuge des Durchlaufs des Öls verändert werden, wodurch sich die ölgeschwindigkeit erhöht, entsprechend der zunehmend höheren Temperatur der im Gegenstrom kommenden Abgase.ίο oil enters the boiler at point 9 and flows through it the channel system 3 in a helical path, due to the correspondingly arranged partition 5. It takes heat from the cooling flue gases that make up the straight exhaust ducts 11 flow through, on. The helix can be changed as the oil flows through, which increases the oil speed, accordingly the increasingly higher temperature of the exhaust gases coming in countercurrent.

An der Umlenkstelle 17 tritt das zu erhitzende öl in das innere KanaJsystem 2 ein. Hier kommt es in unmittelbaren Wärmekontakt mit der Trennwand 4 zur Feuerbüchse 1, jedoch ist der Querschnitt des inneren Kanalsystems 2 erheblich geringer als der des äußeren, so daß das öl mit einer größeren Geschwindigkeit dieses innere Kanalsystem 2 durchströmt. Das öl durchströmt das innere Kanalsystem wieder schraubenlinienförmig, wie die Pfeile 8 darstellen, und tritt an der Stelle 10 aus. Dabei sind die Abstände der einzelnen Windungen der Trennwand 6, d. h. die jeweilige Steigung der Schraubenbewegung, derart gewählt, daß es an keiner Stelle zu Verkrackungen des zu erhitzenden Öls kommen kann. An geeigneten Stellen sind Thermoelemente angeordnet, die ein Abschalten desAt the deflection point 17, the oil to be heated enters the inner canal system 2. Here it comes into direct thermal contact with the partition 4 Fire box 1, but the cross-section of the inner duct system 2 is considerably smaller than that of the outer one, so that the oil flows through this inner channel system 2 at a greater speed. The oil flows through the inner channel system again in a helical manner, as shown by the arrows 8, and occurs at the Issue 10. The distances between the individual turns of the partition 6, d. H. the respective Incline of the screw movement, chosen so that there is no cracking of the part to be heated Oil can come. Thermocouples are arranged in suitable places to switch off the

ölbrenners bewirken, falls die zulässige Temperatur überschritten werden sollte.cause the oil burner if the permissible temperature should be exceeded.

Außen ist der Kessel in bekannter Weise mit einer Isolierschicht 12 versehen, und er kann eine Tür 13 aufweisen, die zu öffnen ist, wodurch der Kessel sich reinigen läßt.The outside of the boiler is provided with an insulating layer 12 in a known manner, and it can have a door 13 have, which is to be opened, whereby the boiler can be cleaned.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Boiler for heating oil, in which a flammable agent, such as B. also oil, in a elongated firebox is injected and burns the burned gases at the end of the Fire box are deflected and then a system of surrounding the fire box on all sides Exhaust pipes flow through, the exhaust pipes in a straight direction through a helical Channel system are passed, the turns of which from each other only through a single wall are separated and which is flowed through by the oil to be heated, characterized in that that

a) two canal systems arranged concentrically to one another and connected in series in terms of flow (2,3) intended for the oil to be heated are, of which the outer channel system (3) is penetrated by the exhaust pipes (11), the Oil to be heated in countercurrent to the movement of the exhaust gas through the outer duct system (3) flows through and wherein the inner channel system (2) between the fire box (1) and the outer channel system (3) is arranged, and

b) that the inner channel system (2) of the oil to be heated in countercurrent to the injection direction the fuel flows through and the distances between the winding walls (6) inside Channel system (2) are dimensioned so that the oil at the points of the hottest heat radiation the fire box (1) flows correspondingly faster than in places where the heat radiation is less hot.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that the cross section of the inner channel system (2) is smaller than the cross-section of the outer channel system (3).