Stand der Technik Ein solcher Heizkessel oder Durchlauferhitzer ist in der französischen Patentschrift Nr. 93 00498 offenbart. Darin sind eine Reihe von Anordnungen von Heizkesseln aufgezeichnet, welche die oben angeführten Merkmale aufweisen. Diese Heizkessel sind auf Gasbrenner ausgerichtet, welche einen stirnseitig verschlossenen, zylindrischen Mantel aufweisen, auf dessen Mantelfläche verteilt eine Vielzahl von Flammöffnungen angeordnet sind. Ein solcher Gas-Heizkessel oder Durchlauferhitzer ist sehr platzsparend und benötigt keinen separaten Heizungsraum.

Schon lange besteht ein Bedürfnis nach einer derart platzsparenden Heizanlage, welche mit dem Brennstoff Öl betrieben werden kann. Denn ein Nachteil des Brennstoffs Gas ist, dass seine Vorrathaltung bedeutend aufwendiger ist, als die Vorrathaltung von Öl. So ist eine Gasfeuerung entweder auf einen teuren Drucktank oder einen Anschluss an ein Verteilnetz für Gas angewiesen, wogegen Öl bereits in Tausenden von installierten Tanks problemlos und in genügender Menge vor Ort gelagert wird. Auch die Versorgung bzw. das Auffüllen des Öltanks mit 01 ist wesentlich einfacher und weniger gefährlich als beim Gas.

Aufgabe der Erfindung Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Feuerungsanlage zu schaffen, welche mit einem Ölbrenner betrieben werden kann, ohne dass sie deswegen grösser als eine Gasfeuerungsanlagen ist. Zudem soll die Heizanlage mit einem oder Gasbrenner betrieben werden können. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Feuerungsanlage zu schaffen, die sich durch sehr niedrige Abgaswerte und kleine Wärmeverluste und auch einen niedrigen Geräuschpegel auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Brennerkopf ein Flammrohr mit einer axialen Flammöffnung aufweist und in Abstand von der Flammöffnung ein Flammenumlenkteil angeordnet ist, das so ausgebildet ist, dass die Flamme in den Raum zwischen Flammrohr und Wärmetauscher umgelenkt wird.

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Heizkessels liegt darin, dass er mit Brennern beheizt werden kann, welche eine lanzenförmige Flamme aufweisen. Eine solche Flamme benötigt normalerweise einen in Flammenrichtung langgezogenen Feuerraum. Ein erfindungsgemäss angeordnetes Flammenumlenkteil ermöglicht jedoch, die Länge des Feuerraumes wesentlich zu verkürzen. Das Umlenkteil lenkt die Flamme zurück zu ihrem Ausgangspunkt und verkürzt den Kesselraum damit auf etwa halbe Länge. Dadurch ist die Brennkammer mit einer Flamme fast ausgefüllt, welche aus einem Flammrohr hinaus in die eine Richtung und am Umlenkteil umgelenkt in die entgegengesetzte Richtung brennt. Hierbei bildet der hintere Teil der Flamme eine axiale Kernströmung herum angeordnete gegenläufige Mantelströmung. Die Rückführung der Flamme zu ihrer Wurzel hat weiter den Vorteil, dass sofort nach Entfachen der Flamme um das Flammrohr herum heisse Gase vorliegen, welche für die Verbesserung des Kaltstartverhaltens genutzt werden können.

Von Vorteil ist weiter, dass durch das Wenden der Flamme der Feuerungsraum besser ausgenutzt ist und kompakter gestaltet werden kann, als bei langer, dünner Flammenform. Insbesondere ist die ganze Länge des Feuerraumes praktisch gleichmässig zur Wärmeübertragung auf ein Wärmetauschermedium geeignet, weil der Brennkopf von der Flamme ummantelt ist.

Vorteilhaft weist der Wärmetauscher bei oder nahe wenigstens einem Ende ein Abschlussorgan auf, welches die Brennkammer in der Längsrichtung begrenzt. Dadurch ist zusätzlich zur Abgaskammer um den Wärmetauscher herum auch noch eine weitere Kammer gebildet, in welche Abgas aus der Abgaskammer fliesst. Dieses Abgas ist nun durch den Wärmetauscher bereits gekühlt und kann zur Kühlung der Flamme teils in das Flammrohr rezirkuliert und teils durch ein Kamin abgelassen werden. Vorteilhaft teilt ein Abschlussorgan auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite vom Kesselraum eine mit einem Kamin verbindbare Ausströmkammer ab. Eine solche Ausströmkammer liegt axial im Kessel. Dadurch nimmt sie das Rauchgas aus der Peripherie gleichmässig auf. Einseitige Belastungen des Wärmetauschers können damit vermieden werden.

Vorteilhaft teilt ein Abschlussorgan vom Kesselraum eine Rezirkulationskammer ab. Durch diese Rezirkulationskammer kann gekühltes Abgas zur Kühlung der Flamme ins Flammrohr rezirkuliert werden. Die Rezirkulationskammer kann gleichzeitig auch die Ausströmkammer sein. Vorteilhaft ist die durch ein Abschlussorgan abgeteilte Abgasausströmkammer oder/und die Rezirkulationskammer vom Wärmetauscher ummantelt. Dadurch wird das in diese Kammern einströmende Abgas zusätzlich gekühlt, bevor es den Heizraum verlässt, bzw. seine kühlende Aufgabe wahrnimmt. Das Abgas wird durch den zweimaligen Kontakt mit dem Wärmetauscher bis auf etwa 80 Grad abgekühlt, und dies selbst im Dauerbetrieb unter Volleistung. Dadurch kann das Rauchgas nach dem Kessel direkt in ein Kunststoffkamin abgelassen werden.

Vorteilhaft weist das Abschlussorgan zwischen Brennkammer und Abgasausströmkammer eine Ausbuchtung zur Abgasausströmkammer hin auf, damit die Brennkammer verlängert werden kann und die Ausströmkammer nicht unnötig viel Platz beansprucht. Zweckmässigerweise wird durch eine solche Ausbuchtung die Wärmetauscherfläche um die Abgasausströmkammer herum im Verhältnis zu deren Volumen gross gehalten.

Vorteilhaft bildet das Flammenumlenkteil ein Abschlussorgan, damit die Anzahl der benötigten Teile reduziert werden kann. Zudem hat die Anordnung des Umlenkteils mit Abstand zur Gehäusewand auch akustische Vorteile. Zweckmässigerweise ist dieses Abschlussorgan oder Flammenumlenkteil zur Ausströmkammer hin ausgebuchtet. In der Ausbuchtung geschieht zweckmässigerweise die Umlenkung der Flamme, ohne dass dabei Wärmetauscherelemente beteiligt sind, und die gesamte Wärmetauscherfläche kann genutzt werden, weil das Umlenkteil keine Durchlässe für heisses Rauchgas verdeckt. Zweckmässigerweise weist das Flammenumlenkteil einen auf der Flammenachse angeordneten, der Flamme entgegenstehenden Flammenteiler und um diesen herum eine ringförmige Umlenkrinne auf. Der Flammenteiler teilt die Flamme auseinander und die Umlenkrinne führt die Flammenteile so, dass deren Strömungsrichtung um 180° gewendet wird. Die Umlenkrinne ist vorteilhaft umlaufend gleichmässig ausgestaltet, so dass die Flamme auch nach der Umlenkung eine gleichmässige Form aufweist.

Vorteilhaft besteht der Mantel des Wärmetauschers aus mit Zwischenraum nebeneinander aufgereihten Rohren, welche die Brennkammer umfangend angeordnet und an eine Zu-und eine Ableitung angeschlossen sind. Zweckmässigerweise sind die Wärmetauscherrohre schraubenförmig gewickelt. Ein solcher Wärmetauschermantel ist einfach in der Herstellung, weist eine grosse Oberfläche und Durchlässe zwischen den Rohren auf. Rohre können zusätzlich, im Vergleich zu Gussteilen, eine geringere Wandstärke und damit eine dynamischere Wärmeübertragung aufweisen, was sich durch eine höhere Leistung bei geringem Platzbedarf bemerkbar macht.

Vorteilhaft ist der Mantel des Wärmetauschers aus einer Mehrzahl von Wärmetauschereinheiten zusammengefügt. Die einzelnen Wärmetauschereinheiten weisen dadurch gegenüber einem Wärmetauscher mit einem einzigen, dafür umso längeren Rohr, eine kleinere Rohrleitungslänge auf, wodurch die Durchflussgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Zweckmässigerweise sind die Wärmetauschereinheiten deshalb parallel an die Zu-und Ableitung angeschlossen. Mit Vorteil werden Wärmetauschereinheiten gemäss den im französischen Patent Nr. 93 00498 beschriebenen Wärmetauscherelementen angewendet. Diese zeichnen sich unter anderem durch einen flachgedrückten Rohrquerschnitt aus, wodurch die Austauschoberfläche gegenüber runden Querschnitten zusätzlich vergrössert wird. Unter anderem besteht ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung dieser Wärmetauschereinheiten auch darin, dass ihre Produktion bereits für Gas-Durchlauferhitzer läuft und sie deshalb in ausgezeichneter Qualität auf dem Markt käuflich vorliegen.

Vorteilhaft ist der Brenner für Abgasrezirkulation ausgerüstet, um die heute vorgeschriebenen Abgaswerte, insbesondere auch bei häufigem Kaltstart, zu unterschreiten.

Wenn auch Gasbrenner im erfindungsgemässen Kessel Verwendung finden können, so ist der Brenner doch vorteilhaft ein Ölbrenner, weil Öl in einfachen Tanks bevorratet werden kann und diese einfach nachgefüllt werden können. Die Abhängigkeit von einem Leitungsnetz kann so vermieden werden. Die Handhabung von Öl ist zudem wesentlich weniger gefährlich als die Handhabung von Gas, welches, so es nicht durch ein Netz verteilt wird, unter Druck in entsprechende Drucktanks abgefüllt werden muss.

Vorteilhaft ist der Brenner umstell-oder umschaltbar auf Gasbetrieb. Wenn der Brennerkopf sowohl für Öl wie für Gas geeignet ist, können diese beiden Medien alternativ, mit geringem zusätzlichem Installationsaufwand, in der gleichen Anlage genutzt werden. Dies hat die Vorteile, dass z. B. auf Preisentwicklungen reagiert werden kann, dass eine höhere Sicherheit gegenüber Lieferengpässen vorliegt oder durch Installation eines provisorischen Öltanks auf eine projektierte Erstellung einer Gaszuleitung gewartet werden kann, usw.

Vorteilhaft sprüht bei Ölbetrieb des Brenners eine Öldüse das Öl zum Verdampfen in in das Flammrohr rezirkuliertes Abgas und sind die Einlassöffnungen in das Flammrohr für die Luft bzw. das Abgas derart ausgebildet, dass sich die Luft und das Abgas in einer hohlzylindrischen oder hohlkegelstumpfförmigen Wirbelzone vermischen. Das mit dem Abgas vermischte Öl ist dadurch vollständig verdampft, bevor es mit der Luft vermischt wird. Dadurch ergeben sich sehr vorteilhafte Abgaswerte und ein ausgezeichnetes Startverhalten des Brenners.

Zweckmassigerweise ist bei Gasbetrieb des Brenners ein Zuluftkanal als Mischrohr für die Beimischung von gasförmigem Brennstoff ausgebildet. Vorteilhaft sind die Einlassöffnungen in das Flammrohr für das Brennstoff/Luft-Gemisch bzw. das rezirkulierte Abgas derart ausgebildet, dass sich das Brennstoff/Luft-Gemisch und das Abgas in einer hohlzylindrischen oder hohlkegelstumpfförmigen Wirbelzone vermischen. Durch diese ähnlichen Methoden bedingt, kann das gleiche Flammrohr sowohl für Öl wie für Gas Verwendung finden. Es können sogar die Öldüse bei Gasbetrieb, beziehungsweise die gaszuführenden Mittel bei Ölbetrieb in der Anlage verbleiben, so dass eine Zweimedien-Feuerunganlage mit einem einzigen Brenner vorliegt. Zusätzlich werden mit diesen Brennern Abgaswerte von unter 60 mg NOx pro kW für Öl und unter 20 mg NOx bei Gas erreicht. Auch die CO-Werte liegen mit 16 mg/kW auf einem tiefen Niveau. Abgesehen davon wird mit diesem Brenner ein ausgezeichnetes Kaltstartverhalten erzielt.

Vorteilhaft ist in der Brennkammer zwischen Brennrohr, bzw. umgelenkter Flamme und Wärmetauscher ein zylindrischer Flammraummantel angeordnet, welcher Durchlässe für heisse Rauchgase aufweist. Dieser Flammraummantel gewährleistet eine gleichmassige Verteilung der heissen Rauchgase auf den Wärmetauscher und bildet einen Aschenfänger. Er schützt den Wärmetauscher vor direktem Kontakt mit der Flamme. Dadurch kann der Abstand zwischen Flamme und Wärmetauscher sehr klein gehalten werden. Zusätzlich wirkt sich dieser Flammraummantel positiv auf die Lärmdämmung aus. Vorteilhaft sind die Durchlässe so angeordnet, dass die Rauchgase etwa tangential aus dem Flammraummantel ausströmen, weil sie so in einer gemeinsamen Drehrichtung geordnet den Wärmetauschermantel etwa tangential durchströmen. Dadurch ist die Wärmeübertragung gegenüber der Wärmeübertragung bei radialer Durchströmungsrichtung verbessert.

Vorteilhaft weist das Gehäuse den Einbau in ein Wandheizgerät oder Kücheneinschubgerät ermöglichende Abmessungen auf. Das Gehäuse mit Luftzuleitung und Abgaskanal kann dazu eine Länge von bis zu ca. 50 cm aufweisen. Eine kurze Ausführungsform kommt mit gut 30 cm Kessellänge aus.

Damit kann auf einen eigenen Raum für diese Heizung verzichtet werden. Sie kann in einem Schrank untergebracht werden. Vorteilhaft ist eine Zuluftleitung im Gegenstrom um das Rauchgasrohr angeordnet, damit die Luft durch die Abwarme im Rauchgas vorgeheizt wird. Zweckmässigerweise ist das Gebläse neben dem Gehäuse angeordnet und ein Zuluftkanal vom Gebläse auf eine Stirnseite des Gehäuses und an den Brennkopf geführt, um die Länge oder Tiefe der Anlage möglichst klein zu halten.

Vorteilhaft sind an den Stirnseiten der Brennkammer feuerfeste Platten mit labyrinthischer innerer Struktur angeordnet. Diese schützen die dahinterliegenden Metallteile, isolieren das Gehäuse gegenüber der Hitze der Flamme und dämmen die Schallemissionen des Brenners. Zweckmässigerweise ist eine Stirnseite des Gehäuses durch einen entfernbaren Deckel verschlossen. Vorteilhaft ist der Brenner am Deckel befestigt. Dadurch ist der Kesselraum und der Brenner leicht zugänglich.

Zweckmässigerweise sind wesentliche Gehäuseteile und/oder der Wärmetauscher aus austenitischem Edelstahl gefertigt, welcher resistent ist gegen die aggressiven Abgase und Kondensate.

Kurze Beschreibung der Figuren Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt : Fig. 1 vier schematische Anordnungen von Heizkesseln, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Heizkessels, im Längsschnitt, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Heizkessels mit Flammraummantel, im Längsschnitt, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3, im Querschnitt, Fig. 5 den Öl-Brennerkopf im Längsschnitt, Fig. 6 schematisch das Verbrennungsverfahren bei flüssigem Brennstoff, Fig. 7 Aufsicht auf einen Blendeneinsatz mit ausgeschnittenen, jedoch noch nicht verdrehten Führungsflächen, Fig. 8 Schnitt durch den Blendeneinsatz nach Fig. 7, wobei die Führungsflächen zur Drallerzeugung verdreht sind, Fig. 9 den Gas-Brennerkopf im Längsschnitt und schematisch das Verbrennungsverfahren bei Verwendung von gasförmigem Brennstoff.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele Figur 1.1 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Heizkessels 11'. Ein Gehäuse 13 wird von einem Wärmetauscher 15 in eine Brennkammer 17 und eine Abgaskammer 19 aufgeteilt.

Ein Flammrohr 23 ist auf einer Stirnseite der Brennkammer 17 angeordnet und aus dem Flammrohr 23 schlägt axial die Flamme 25. Zuluft strömt durch ein Mischrohr 21 in das Flammrohr 23, verbrennt in der Flamme 25 und strömt als heisses Verbrennungsgas oder Rauchgas durch Durchlässe im Wärmetauscher 15 in die Abgaskammer 19 (Pfeile). Von dort verlässt das Rauchgas den Abgasraum 19 durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Öffnung im Gehäuse 13. Figur 1.2 zeigt eine Variante dazu, bei der in einem Heizkessel 11"ein Abschlussorgan 27 die Brennkammer 17 in der Länge begrenzt.

Der Kesselraum ist dadurch in drei Zonen gegliedert : die Brennkammer 17, die Abgaskammer 19 und eine Abgasausströmkammer 29. Die Abgase strömen nun aus der Abgaskammer 19 zuerst durch den Wärmetauscher 15 hindurch in die Abgasausströmkammer 29 und von dort durch eine Öffnung 31 in ein Kamin. Figur 1.3 zeigt eine vereinfachte Variante der Figur 1.2, bei der der Wärmetauscher 15 die Abgaskammer 19 nicht von der Ausströmkammer 29 trennt, sondern nur die Brennkammer 17 umhüllt. In Figur 1.2 und Figur 1.3 ist durch Pfeile angegeben, wie Abgas in das Flammrohr 23 rezirkuliert wird. In Figur 1.4 ist ein Kessel 11""gezeigt, in dessen Kesselraum zusätzlich zum Abschlussorgan 27 ein Abschlussorgan 27'angeordnet ist, welches eine Rezirkulationskammer 33 abteilt, so dass rezirkulierendes Abgas von der Brennkammer 17 durch den Wärmetauscher 15 in die Abgaskammer 19 und wieder durch den Wärmetauscher 15 hindurch in die Rezirkulationskammer 33 gelangt und von dort durch Rezirkulationsöffnungen im Flammrohr 23 hindurch in dieses hineingesaugt wird.

Figur 2 zeigt in einem Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Kessels 11 wiederum den Wärmetauscher 15, die Brennkammer 17 und die Abgaskammer 19.

In der Brennkammer 17 ist das Flammrohr 23 angeordnet, welches Rezirkulationsöffnungen 35 und eine Flammöffnung 37 aufweist. Der Wärmetauscher 15 ist aus Rohren 40 mit flachem Querschnitt gebildet, welche schraubenförmig gewickelt sind.

Die Rohre 40 sind mit Abstand zueinander angeordnet, so dass im Zwischenraum 41 zwischen den Rohren 40 das Abgas den Wärmetauscher 15 durchströmen kann. Der Wärmetauscher 15 besteht aus einzelnen Elementen 43, welche parallel und/oder in Serie an eine Zu-bzw. Ableitung angeschlossen sind. Der Flammöffnung 37 gegenüber ist ein Umlenkteil 39 angeordnet.

Dieses Umlenkteil 39 bildet ein Abschlussorgan 27 oder ist mit einem Abschlussorgan 27 verbunden. Das Abschlussorgan 27 sitzt zwischen zwei Rohren 40 bzw. zwischen zwei Elementen 43, so dass das heisse Abgas durch die Zwischenräume 41 von der Brennkammer 17 in die Abgaskammer 19 und von dort wieder zwischen den Rohren 40 hindurch in die Ausströmkammer 29 strömen muss. Von der Ausströmkammer 29 kann das Abgas dann durch die Öffnung 31 hindurch in ein Kamin oder eine Abgasleitung hinübertreten.

Das Umlenkteil 39 bildet auf der Achse 45 des Flammrohres 23 bzw. des Kessels 11 eine Erhöhung 47, welche der Flamme entgegensteht und sie symmetrisch teilt. Die Flamme wird durch die Umlenkrinne 49 in eine der ursprünglichen Flammenrichtung entgegengesetzte Richtung umgelenkt und schlägt zwischen dem Flammrohr 23 und den Wärmetauscherrohren 40 gegen die Flammenwurzel zurück.

Dadurch entsteht ein etwa zylindrischer Flammenkörper von etwa doppeltem Flammrohrdurchmesser und die heissen Abgase werden über die ganze Länge der Brennkammer 17 durch die Zwischenräume 41 zwischen den Rohren 40 hindurchgefördert, wo ein Energieaustausch mit dem in den Rohren 40 fliessenden Wärmeträgermedium stattfindet.

Das Umlenkteil 39 ist beckenförmig ausgebildet und sitzt mit seinem Boden 49 nahe der dem Flammrohr gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 13. Der äussere Beckenrand 51 schliesst nahezu bündig mit dem äusseren Rinnenrand 53 der Umlenkrinne 49 zwischen den Wärmetauscherrohren 40 an diese an und die Beckenwand 55 läuft vom Rand 51 schräg von den Wärmetauscherrohren 40 weg, so dass keines der Rohre 40 durch die vom Umlenkteil 39 beanspruchte Tiefe abgedeckt wird. Der vom beckenförmigen Umlenkteil 39 beanspruchte Platz geht auf Kosten der Ausströmkammer 29, welche dadurch auf ein notwendiges Minimalmass reduziert wird. Die Brennkammer 17 wird hingegen durch diese Form des Abschlussorgans 27 gegen die Ausströmkammer 29 hin verlängert. Damit kann die Länge des Kesselraumes minimalisiert werden.

Auf der brennerkopfseitigen Stirnseite des Kessels 11 ist ein Deckel 57 angeordnet, welcher mit dem Gehäuse 13 verschraubt ist. Der Deckel 57 weist eine Öffnung 59 auf, auf deren Innenseite eine Stauscheibe oder Blende 61 sitzt, an welche das Flammrohr 23 befestigt ist. Um das Flammrohr 23 herum und mit Abstand dazu ist eine ringförmige Scheibe 63 angeordnet, welche aus einem feuerfesten, porösen oder filzartigen Material besteht und dadurch eine isolierende Wirkung hat sowohl für Wärme wie für Schall. Die gleiche Struktur und damit den gleichen Effekt hat das Umlenkteil 39.

Nahe der Stauscheibe 61 weist das Flammrohr 23 Rezirkulationsöffnungen 35 auf, durch welche Abgas aus dem Raum 65 zwischen Wärmetauscher 15 und Flammrohr 23 in das Flammrohr rezirkuliert werden. Das Abgas ummantelt im Flammrohr 23 einen zentral eingelassenen Luftstrom. Dadurch ist das Flammrohr sofort nach der Zündung einer Flamme von heissem Abgas eingehüllt und wird sofort selber heiss. Für flüssigen Brennstoff ist eine Öldüse 67 vorgesehen, welche den Brennstoff durch den zentralen Luftstrom hindurch in den Abgasmantel sprüht. Im Abgasmantel verdampft der Brennstoff.

Der verdampfte Brennstoff wird nun zusammen mit dem Abgas mit der Luft verwirbelt. Die Flamme brennt blau, weil der gesamte Brennstoff vor der Flammenbildung vergast wird.

Für den Betrieb mit Gas kann der selbe Brennerkopf verwendet werden. Nur wird der gasförmige Brennstoff, vorzugsweise auf der Unterdruckseite im Gebläse der Luft beigemengt. Ein Abgasmantel, rezirkuliert durch die Rezirkulationsöffnungen 35 in Flammrohr 23, ummantelt den zentral eingelassenen Luft/Brennstoff-Strom, vermischt sich mit diesem in der Wirbelzone zwischen Mantel-und Kernströmung und die Flamme brennt in der Folge sehr ähnlich wie bei der mit vergastem flüssigen Brennstoff gespeisten Flamme. Bei beiden Betriebsarten wird das Flammrohr 23 heiss und überträgt eine gewisse Menge von Energie auf den Wärmetauscher 15 durch Strahlung. Dieser Effekt ist erwünscht, insbesondere weil blau brennende Flammen sonst wenig Strahlungsenergie abgeben. Bei beiden Betriebsarten liegen die Abgaswerte sehr tief : Die NOx-Emissionen liegen bei Ölbrand unter 60 mg/kW und bei Gasbrand unter 20 mg/kW.

Die CO-Werte liegen unter 16 mg/kW.

Nach der soeben beschriebenen Weise gebaute und funktionierende Brenner sind in den beiden gleichentags eingereichten Europäischen Anmeldungen"Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff"und "Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von gasförmigem Brennstoff"ausführlich beschrieben, welche auf den Schweizerischen Prioritätsanmeldungen Nr. 1997 0718/97 bzw.

0719/97 basieren.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kessels. Figur 3 ist ein Längsschnitt, Figur 4 ein Querschnitt desselben Kessels. In diesem Kessel 11"ist das Abschlussorgan 27 beispielsweise als vereinfachtes Umlenkteil ohne eine spezifische Form ausgestaltet. Weiter ist als Hauptunterschied zum Kessel 11 der Figur 2 ein Flammraummantel 69 brennkammerseitig des Wärmetauschers 15 in der Brennkammer 17 angeordnet. Der Flammraummantel 69 weist auf seinem zylindrischen Mantel Schlitze 71 und Leitbleche 73 auf, welche die heissen Rauchgase aus dem inneren Bereich der Brennkammer 17 entlassen und in einer um die Achse 45 rotierenden Strömung durch die Zwischenräume 41 zwischen den Rohren 40 des Wärmetauschers 15 leiten (Pfeile in Fig. 4). Die Flamme schlägt nun zwischen dem Flammrohr 23 und dem Flammraummantel 69 zurück zur flammrohrseitigen Stirnseite des Gehäuses 13.

Der Flammraummantel lenkt die Abgase in eine spiralige Bewegung um.

Im Bodenbereich 75 des Flammraummantels ist eine Zone vorgesehen ohne Schlitze 71. Durch diese Massnahme kann allfällig vorhandene Asche am Flammraummantel 69 hängen bleiben und sich im Bodenbereich 75 sammeln. Von dort ist die Asche leicht entfernbar. Der Flammraummantel 69 ist ein Schutz für den Wärmetauscher 15. Er schützt den Wärmetauscher 15 weitgehend vor direktem Flammenkontakt. Deshalb ist der Flammraummantel an seinem vorderen Ende, nahe dem Abschlussorgan 27 oder dem Umlenkteil 39 geschlossen und weist keine Schlitze 71 auf, durch welche die nicht total umgelenkte Flamme zu den Rohren 40 des Wärmetauschers 15 gelangen könnte.

Die Schraubenwindungen 77 des Wärmetauschers 15 sind mit einem geraden Anschlussteil 79 (Fig. 4) beidseitig an eine Zuleitung 81 bzw. eine Ableitung 83 angeschlossen. Die einzelnen Wärmetauscherelemente 43 bestehen aus vier Windungen eines Rohres 40 mit flachem Querschnitt und sind parallel an die Zuleitung 81 und die Ableitung 83 angeschlossen. Ausbuchtungen in der Rohrwandung (nicht eingezeichnet) halten einen Abstand zwischen den Rohren 40 der Windungen 77.

Die Figur 5 zeigt einen Brennerkopf 111 für flüssige Brennstoffe, mit einer Stauscheibe 113, welche in eine nicht dargestellte Wandung eines Brennraums 112 montierbar ist. An der Stauscheibe 113 ist in Strömungsrichtung, welche durch den Pfeil 114 angezeigt ist, ein Flammrohr 115 mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Länge von ca. 1 zu 2 angeordnet. Weiter ist zentral auf der Flammrohrachse 117 eine Lanze oder Düse 119 angeordnet. Die Befestigungsmittel für die Düse 119 und die Stauscheibe 113 bilden zusammen z. B. eine Blendeneinheit, wie sie beispielsweise in der EPA 0 650 014 beschrieben ist. Der Düsenkopf 123 sitzt zentrisch in einem Blendeneinsatz 125. Die Sprühöffnung 121 der Düse 119 liegt in der Ebene der Stauscheibe 113 bzw. des Blendeneinsatzes 125. Der Blendeneinsatz 125 ist auf der Stauscheibe 113 befestigt und deckt bis auf eine ringförmige Luftöffnung 129 um den Düsenkopf 123 herum die Offnung 127 in der Stauscheibe 113 ab. Die ringförmige Luftöffnung 129 nimmt eine Fläche von ca. 8% der Querschnittfläche des Flammrohrs 115 ein.

Die Luftöffnung 129 ist ausserdem mit drallerzeugenden Leitflächen 131 ausgestattet. Diese Leitflächen 131 sind radial ausgerichtet und sind gegenüber der Flammrohrachse 117 und Strömungsrichtung 114 geneigt, so dass durch die Luftöffnung 129 strömende Luft in Rotation um die Achse 117 versetzt wird. Die Lamellen oder Leitflächen 131 sind aus einem Stück mit dem Blendeneinsatz 125 gefertigt (Fig. 7 und 8). Bei ihrer Herstellung und Ausrichtung werden sie bis auf eine etwa der gut doppelten Materialstärke entsprechenden Verbindung 132 aus dem Blendeneinsatzblech 134 herausgeschnitten oder gestanzt und danach gegenüber der Blendeneinsatzebene um 60 bis 88 Grad verdreht. Dabei sind an den durch die Verdrehung am meisten zu verformenden Stellen der Verbindungen die Längen der sich verformenden Blechkanten durch runde Ausschnitte (136 in Fig. 7) vergrössert, um einer Rissbildung vorzubeugen.

Das Flammrohr 115 ist mit Verbindungsgliedern 133 an der Stauscheibe 113 befestigt. Die Verbindungsglieder 133 sind einstückig mit der Wandung 139 des Flammrohres 115 gebildet, ragen über das stauscheibenseitige Ende des Flammrohres 115 hinaus und sind durch Schlitze in der Stauscheibe 113 hindurchgesteckt. Stromaufwärts der Stauscheibe 113 werden die Verbindungsglieder 133 nach dem Zusammenstecken verdreht, so dass eine feste Verbindung zwischen Stauscheibe 113 und Flammrohr 115 entsteht.

Die Verbindungsglieder 133 weisen eine abgetreppte, sich verjüngende Silhouette auf. Die Absätze 137 in der Abtreppung stehen flammrohrseitig an der Stauscheibe 113 an und definieren so die Öffnungsweite des Rezirkulationsschlitzes 135. Durch diesen Rezirkulationsschlitz 135 wird Abgas entlang der Stauscheibe 113 und dem Blendeneinsatz 125 in das Flammrohr 115 gesaugt, um einer Verrussung dieses Bereiches vorzubeugen. Eine günstige Öffnungsweite liegt um ca. 1 mm.

In Stauscheibennähe weist das Flammrohr 115 Rezirkula- tionsöffnungen 139 auf, durch die das Abgas durch den Unterdruck, der stromabwärts der Stauscheibe 113 aufgrund der Luftströmung entsteht, angesaugt wird. Im gezeigten Fall sind es deren 18 kreisrunde Rezirkulationsöffnungen 139 mit einem jeweiligen Durchmesser von ca. 6 mm. Die Öffnungen 139 können aber auch in anderer Anzahl und/oder anderer Form vorliegen.

Das Flammrohr 115 weist einen inneren Durchmesser von etwa 80 mm und eine Länge von etwa 160 mm auf. Am dem Brennraum 112 zugewandten Ende des Flammrohres 15 ist dieses eingeschnürt. Die Einschnürung 141 verengt die Flammenaustrittöffnung 143 gegenüber dem Flammrohrquerschnitt. Der Randbereich 145 des Flammrohres 115 ist zur Bildung der Einschnürung 141 rund nach innen gewendet.

Die Zündelektroden 147 sind nahe der Peripherie des Flammrohres 115 mit keramischen Isolationsstücken 149 durch die Stauscheibe 13 hindurchgeführt und ragen mit ihren Enden 151 in das Flammrohr 115 hinein. Die Zündstelle 153 liegt in einem Abstand von der Stauscheibe 113 von etwa 2/5 der Länge des Flammrohres 115.

In Figur 6 sind die verschiedenen Zonen während der Verbrennung schematisch dargestellt. Dadurch dass die Luft durch die Luftöffnung 129 geblasen wird entsteht stromabwärts der Stauscheibe 113 ein Unterdruck im Bereich 161. Durch diesen Unterdruck wird Abgas angesaugt, dargestellt durch die Pfeile 163 und 165. Dieses Abgas bildet einen Mantel 167 um die Kernströmung 169. Das entlang Pfeil 165 einströmende Abgas streicht der Oberfläche der Stauscheibe entlang und schützt sie vor Russablagerung. Zwischen der Kernströmung 169 und dem Mantel 167 entstehen Wirbel 171, in denen die beiden Medien Luft und Abgas vermischt werden.

Der Brennstoff wird auf kürzestem Wege durch die Luftströmung hindurchgespritzt, dargestellt mit unterbrochenen Linien 172. Der Kegelmantel des versprühten Brennstoffes weist einen Winkel zwischen 60 und 90 Grad auf.

Die Düse hat vorzugsweise eine Kegelmantelcharakteristik mit 80 Grad. In einem Bereich 173 des Abgasmantels 167 vergast der Brennstoff und wird durch Wirbel 175 im Abgasmantel 167 mit dem Abgas vermengt. Da stromaufwärts der Vergasungszone 173 kein vergaster Brennstoff vorliegt, der brennen könnte, und auf dem kurzen Durchdringungsweg, den der Brennstoff durch den Luftstrom 169 hindurch zurücklegen muss, der Brennstoff nicht zu brennen beginnt, wird praktisch sämtlicher Brennstoff im Gasmantel 167 vergast und gelangt erst in vergaster Form mit der Luft in einen eine Reaktion auslösenden Kontakt.

Vergaster Brennstoff wird also in den Wirbeln 171 mit dem Abgas zusammen mit der Luft verwirbelt und verbrennt erst im Bereich dieser Wirbel 171 kühl und schadstoffarm.

Die Flamme beginnt in ihrem Wurzelbereich 177 am Ende des ersten Drittels des Flammrohrs 115. Die Flammenwurzel ist ringförmig zwischen Abgasmantel 167 und Luftstrom 169 eingebettet. Im letzten Drittel des Flammrohrs endet der zentrale Luftstrom 171 im Zentrum der Flamme und kühlt diese.

Die Stärke des Mantels 167 ist stromabwärts abnehmend, weil das Abgas/Brennstoffdampf-Gemisch sich auf dieser Strecke mit der Luft vermischt. Der Brennstoffdampf wird über etwa zwei Drittel der Flammrohrlänge der Flamme zugeführt. Die Flamme hat somit einen ringförmigen und langgezogenen Wurzelbereich und wird aus dem Mantelbereich 167 heraus genährt.

Durch die Einschnürung 141 wird die Mantelzone 167 stromabwärts begrenzt. Das Gas im Mantelbereich 167 wird beim Ausströmen aus dem Flammrohr 115 behindert. Eine Verwirbelung der beiden Medien wird dadurch begünstigt. Die austretende Flamme hält stabil am Flammrohr.

In Figur 9 ist der Brennerkopf 111'für Gas und sind die verschiedenen Zonen während der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff schematisch dargestellt. Der Brennerkopf 111' entspricht im Wesentlichen dem Brennerkopf 111 für flüssigen Brennstoff. In Strömungsrichtung vor der Stauscheibe 113 ist jedoch mit Abstand zur Stauscheibe 113 ein Lochblech 157 angeordnet. Das Lochblech 157 weist eine Öffnung 158 auf, durch welche der Verdrängungskörper oder die Oldüse 119 hindurchstösst. Darum herum sind die Löcher angeordnet, welche ein Druckgefälle verursachen, um ein Zurückschlagen der Flamme in den Zufuhrkanal 155 zu verhindern. Am Zufuhrkanal 155 ist eine Brennstoffzuführung und ein Gebläse angeordnet (beides nicht dargestellt).

Dadurch dass das Luft/Brennstoff-Gemisch durch den Durchlass 129 geblasen wird entsteht stromabwärts der Stauscheibe 113 ein Unterdruck im Bereich 161. Durch diesen Unterdruck wird Abgas angesaugt, dargestellt durch die Pfeile 163 und 165. Dieses Abgas bildet einen Mantel 167 um die Kernströmung 169. Das entlang Pfeil 165 einströmende Abgas streicht der Oberfläche der Stauscheibe entlang und schützt sie vor Russablagerung. Zwischen der Kernströmung 169 und dem Mantel 167 entstehen Wirbel 171, in denen die beiden Medien Luft/Brennstoff und Abgas vermischt werden. Gasförmiger Brennstoff wird also in den Wirbeln 171 mit der Luft zusammen mit dem Abgas verwirbelt und verbrennt erst im Bereich dieser Wirbel 171 kühl und schadstoffarm.

Die Flamme beginnt in ihrem Wurzelbereich 177 im ersten Drittel des Flammrohrs 115. Die Flammenwurzel ist ringförmig zwischen Abgasmantel 167 und Luft/Brennstoff-Strom 169 eingebettet. Der zentrale Strom 169 endet im Zentrum der Flamme und kühlt diese. Die Stärke des Mantels 167 ist stromabwärts abnehmend, weil das Abgas sich auf dieser Strecke mit dem Luft/Brennstoff-Gemisch vermischt. Der Brennstoff brennt ruhig und schadstoffarm.

Der erfindungsgemässe Gasbrenner funktioniert praktisch unabhängig von der Form des Feuerungsraumes. Er ist insbesondere geeignet für kompakte Feuerunganlagen mit kurzen Feuerungsräumen. Der erfindungsgemässe Brenner eignet sich nicht nur für die Verbrennung von Gas. Durch Ersetzen des Verdrängungskörpers 119 durch eine Brennstoffdüse für flüssigen Brennstoff mit einer Kegelmantelcharakteristik ist er insbesondere zur Verbrennung von Heizöl extraleicht, Okoöl oder Kerosen geeignet. Der Brenner erreicht mit flüssigen Brennstoffen Abgaswerte für NOX unter 60 mg/kW.