AT398825B

AT398825B - Heizkessel mit einem füllschacht für den betrieb mit festbrennstoffen

Info

Publication number: AT398825B
Application number: AT23885A
Authority: AT
Original assignee: Ackermann Karl
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1995-02-27
Also published as: DE3406763C2; DE3406763A1; ATA23885A

Description

AT 398 828 B

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einem Füllschacht für den Betrieb mit Festbrennstoffen und einer dem Füllschacht über einen Durchgang nachgeordneten Brennkammer, wobei im Eingangsbereich des Durchgangs eine steuerbare Sekundärluftströmung in einem Sekundärluftkanal einmündet.

Aus DE-GM 14 89 322 ist ein Heizkessel der vorgenannten Art bekannt, bei dem ein Sekundärluftkanal 5 hinter dem eigentlichen Füllschachtrost im wesentlichen senkrecht nach oben angeordnet ist, wobei der Sekundärluftkanal unterseitig zur Regulierung der Sekundärluftströmung einen einstellbaren Schlitzschieber aufweist. Der Schlitzschieber wird ferner noch durch eine im Aschenraum angebrachte Frischluftzuführungsklappe gesteuert, welche in der Regel unter der Wirkung eines Thermostaten steht. An der Oberseite des Sekundärluftkanals schließen sich gebogene Durchgangskanäle an, welche in einem feuerfesten Stein im io Bereich des Durchgangs zwischen Füllschacht und Brennkammer angeordnet sind. Die bekannte steuerbare Sekundärluftströmung ist mit vergleichsweise komplizierten konstruktiven Mitteln gelöst. Sowohl die eigentliche Regeleinrichtung, der Schlitzschieber, als auch die Steuerkanalführung sind aufwendig getroffen. Es ergeben sich ungünstige Strömungsverhältnisse sowohl auf der Eingangsseite des Sekundärluftkanals im Bereich des Schlitzschiebers als auch auf der Außenseite des Sekundärluftkanals durch die dort 15 ausgebildeten gekrümmten Durchgangskanäle.

Aufgabe der Erfindung ist im wesentlichen die Beseitigung der vorgenannten Nachteile des Stands der Technik durch Schaffung eines Heizkessels der eingangs genannten gattungsgemäßen Art, welcher sehr einfach im Bereich der steuerbaren Sekundärluftströmung bei sehr guten Sekundärluft-Regelungsmöglichkeiten aufgebaut ist. 20 Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch,

Wesen der Erfindung ist insbesondere die Ausbildung eines sehr einfach aufgebauten Sekundärluftkanals durch einen ersten Wandteil der gattungsgemäßen Art auf der einen Seite und auf der anderen Seite durch eine bewegliche Wand in Form einer schwenkbaren Steuerklappe, die den Durchtritt des Sekundärluftstroms durch die Bohrungen des ersten Wandteils steuert. Durch die Steuerklappe ist mit sehr einfachen 25 kompakten konstruktiven Mitteln eine Feinregelung der Sekundärluftströmung möglich. Durch ein Verstellen der Steuerklappe wird die gesamte Wand des Sekundärluftkanals verstellt. Je nach Stellung der Steuerklappe ergibt sich eine unterschiedliche Konizität im Durchströmungsquerschnitt. In jeder Stellung der Steuerklappe ist ein guter Durchzug im Sekundärluftkanal sichergestellt. Je nach Wahl des Festbrennstoffes läßt sich somit durch entsprechende Einstellung der Steuerklappe ein optimales Verbrennungsgas-Luftgemisch 30 im Ausgangsbereich des Füllschachtes erreichen, so daß der Kessel bei bestem Wirkungsgrad arbeiten kann. Während durch den unveränderlichen Querschnitt der Bohrungen im ersten Wandteil nur für eine ganz bestimmte Festbrennstoffart optimale Verbrennungsbedingungen geschaffen sind, läßt sich durch die verstellbare Schnitts entsprechen würde.

Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen verschwenkbaren Steuerklappe richtet der eingangs genannte, 35 bekannte Schlitzschieber gemäß DE-GM 14 89 322 nur eine grobe Regelung der Sekundärluft bei schlechten Durchströmungsverhältnissen ein, da der Durchströmungsquerschnitt des Kanals unabhängig von der Stellung des Schlitzschiebers, d.h. konstant, ist. Die Strömungsverhältnisse im bekannten Sekundärluftkanal werden weiter verschlechtert durch die oberen gekrümmt ausgebildeten bekannten Durchgangskanäle. Von Vorteil ist, daß die Sekundärluft im Betrieb sehr gut vorgewärmt wird, da der Sekundär-40 luftkanal direkt an der Wand des Füllschachtes liegt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die untere Begrenzung des Durchganges vom Füllschacht zur Brennkammer durch ein vom ersten Wandteil zu der der Füllschachtwandung gegenüberliegenden Wandung der Brennkammer verlaufenden zweiten Wandteil gebildet ist. Dadurch ergeben sich bei sehr einfachem Aufbau gute Durchströmungsverhältnisse zur Brennkammer. 45 Der vorgenannte zweite Wandteil weist zweckmäßigerweise eine Mehrzahl von Bohrungen auf, die einen Durchgang für den im unteren Bereich des Heizkessels zugeführten Sekundärluftstrom in den Durchgangsbereich bilden. Dieser Sekundärluftstrom begünstigt die Nachverbrennung der Schwelgase im Durchgang zur Brennkammer und ist hierbei durch die gleiche Steuerklappe steuerbar, die auch die durch den ersten Wandteil in erster Linie dem Glutbett zugeführte Sekundärluft regelt. Es läßt sich also mit sehr so einfachen Mitteln eine optimale Verbrennung sowohl im Füllschacht als auch eine Nachverbrennung im Abzug zur Brennkammer einrichten, so daß ein optimaler Wirkungsgrad bei geringsten Emissionen erzielt wird.

Ein besonders einfacher Aufbau und eine kostengünstige Fertigung ist gegeben, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Bohrungen des ersten Wandteils in einer oder mehreren etwa parallel zur 55 Unterkante des ersten Wandteiles verlaufenden Reihen angeordnet sind.

Entsprechend vereinfacht sich der Aufbau und ergibt sich eine kostengünstige Fertigung, wenn die Bohrungen im Randbereich des zweiten Wandteiles in einer oder mehreren etwa parallel zur Oberkante des ersten Wandteiles verlaufenden Reihen vorgesehen sind. 2

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Sehr gute Durchströmungs- bzw. Regelungsverhältnisse der Sekundärluft sowohl in Richtung Füllschacht als auch in Richtung Durchgang zur Brennkammer sind gegeben, wenn gemäß vorteilhafter Weiterbildung einer Ausführungsvariante der Erfindung die Bohrungen des ersten und des zweiten Wand-teiis etwa im rechten Winkel zueinander verlaufen.

Eine weitere Erfindungsvariante sieht vor, daß der erste Wandteil mindestens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Nasen aufweist, die in den Bereich unterhalb des zweiten Wandteiles hinein und über den Bereich der Bohrungen des zweiten Wandteiles hinausragen und als Lager für eine Schwenkachse der Sekundärluft-Steuerklappe ausgebildet sind. Dadurch ist eine sehr zweckmäßige Lagerstelle für die Steuerklappe geschaffen, die mit dem ersten Wandteil integriert ausgebildet und insbesondere bezüglich dieser fixiert ist. Sie ermöglicht eine gute Feineinsteilbarkeit der Steuerklappe. Eine gute Ansaugmöglichkeit der Sekundärluft beim Rost ist gegeben, wenn gemäß weiterer Erfindungsvariante die Sekundärluft-Steuerklappe mit ihrem freien Ende bis in den Bereich unterhalb des Füllschachtrostes ragt, ist hierbei gemäß weiter vorgesehener Erfindungsvariante das freie Ende der Sekundärluft-Steuerklappe in Richtung zum Füllschacht hin gekrümmt, ergeben sich besonders günstige Durchströmungsverhältnisse in der Steuerklappe, und zwar in jeder Stellung der Klappe.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Stellschraube zur Regelung der Winkelstellung der Sekundärluft-Steuerklappe in bezug auf den ersten Wandteil vorgesehen ist. Dadurch kann die Steuerklappe mit Hilfe einer einfachen Stellschraube stufenlos verstellt werden. Diese Arbeitsweise wird vorzugsweise dann angewendet, wenn man den Heizkessel für einen bestimmten Festbrennstoff einsetzt und die optimalen Primär-Sekundärluftverhältnisse bereits vom Hersteller festgesteilt werden können. In diesem Fall wird die Stellschraube von außen unzugänglich im Kesselinneren einreguliert, so daß eine eigenmächtige Änderung von außen vermieden wird.

Soll allerdings der Kessel für verschiedene Brennstoffe gefahren werden, dann ist es vorteilhaft, die Klappeneinstellung von außen vornehmen zu können, wobei gegebenenfalls eine leichte überschaubare Skala an der Kesselwandung die richtige Einstellung für jede Brennstoffart, auch für einen Nichtfachmann, auffindbar machen kann. Konstruktiv wird es zweckmäßigerweise dadurch gelöst daß die Schwenkachse der Sekundärluft-Steuerklappe durch die Außenwandung des Heizkessels hindurchragt und außerhalb des Heizkessels mit einem in eine Mehrzahl von Raststellen einstellbaren Stellhebel verbunden ist. Ändert sich die Brennstoffart während des Brandes durch abwechselnde Zuführung eines Gemisches, z.B. aus Papierschnitzeln, Holzspänen, Hackschnitzeln od.dgl., kontinuierlich während des Abbrandes, dann kann auch eine automatische Verstellung der Steuerklappe gewählt werden, indem man diese durch einen Stellmotor betätigt, der seinerseits durch Signale einer Sonde im Abgasstrom steuerbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Heizkessels,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel in abgebrochener Darstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der zwischen dem Füllschacht und der Brennkammer eingebauten Regelvorrichtung,

Fig. 4 ein Schnittbild längs der Linien A-A gemäß Fig.3 und

Fig. 5 ein Schnittbild entsprechend Fig.4, jedoch bei geschlossener Steuerklappenendstellung.

Sich entsprechende Teile sind in der nachstehenden Beschreibung mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet.

Ein Heizkessel 1 für den Betrieb mit Festbrennstoffen umfaßt einen von oben mit dem Brennstoff beschickbaren Füllschacht 2, der nach unten durch einen Füllschachtrost 3 von einem Aschenraum 4 getrennt ist. Der Füllschacht 2 ist durch eine Durchgangsöffnung 5 mit einer Brennkammer 6 verbunden, die ihrerseits zu den Wärmetauschern 7 und schließlich zum Abzug 8 führt. Die Durchgangsöffnung 5 befindet sich im Bereich des Glutbettes 9, also im unteren Bereich des Füllschachtes 2. Seine obere Begrenzung ist durch die obere Füllschachtwand 2a gebildet. Als untere Begrenzung ist ein erster Wandteil 10 vorgesehen, welcher in der Fachwelt als Gasmischkopf bezeichnet wird. Er ragt vom unteren Rand des Füllschachtes 2 unmittelbar über dem Füllschachtrost 3 in Form eines im Querschnitt etwa L-förmigen Einsatzes nach oben zur Durchgang'söffnung 5 hin. Das freie obere Ende 11a des L-förmigen ersten Wandteiles 10 verläuft zunächst in einem spitzen Winkel a zur Vertikalen zum Füllschachtinnenraum geneigt und endet in einem etwa rechtwinkelig zum Ende 11a nach außen verlaufenden Grat 11b, der als Auflage für einen zweiten Wandteil 12 dient, der die Durchgangsöffnung 5 zwischen Füllschacht 2 und gegenüberliegender Brennkammerwand 6a nach unten begrenzt. Der zweite Wandteil 12 ist hier durch einen Schamottestein gebildet, der sich mit seiner einen Stirnfläche 12a an dem Grat 11 abstützt und mit seiner anderen Stirnfläche 12b an der Innenauskleidung 13 der Brennkammerwand 6a anliegt. 3

Claims

AT 398 825 B Im spitzwinkelig zum Füllschacht 2 geneigten Abschnitt 11a des ersten Wandteiles 10 befindet sich eine Reihe von parallel zur Unterkante des L-förmigen Stellhebels 20 verlaufender Bohrungen 14 mit schräg nach unten, d.h. also in das Glutbett 9 des Füllschachtes, gerichteter Mittelachse 14a. Im Stirnbereich des am freien Ende 11b des L-förmigen ersten Wandteiles 10 anliegenden zweiten 5 Wandteiles 12 ist ebenfalls eine Reihe von Bohrungen 15 vorgesehen, die quer durch den Wandteil 12 hindurchverlaufen. Ihre Mittelachse 15a verläuft etwa senkrecht zu der Mittelachse der Bohrungen 14. Die Bohrungen 15 enden in der Durchgangsöffnung 5. Beide Gruppen von Bohrungen 14 bzw. 15 haben die Aufgabe, einen Sekundärluftstrom aus dem Raum unter dem Füllschachtrost 3 in den Füllschacht 2 bzw. in die Durchgangsöffnung 5 zu leiten, um einerseits io die Verbrennung im Glutbett 9 des Füllschachtes 2 und andererseits die Nachverbrennung der Schwelgase in der Durchgangsöffnung 5 zur Brennkammer 6 zu begünstigen. Die Durchmesser der Bohrungen 14 sind kleiner als die der Bohrungen 15. Ihre Größe ist konstruktiv festgelegt und nicht veränderbar. Um aber den Sekundärluftstrom in den Füllschacht 2 bzw. zum Durchgang 5 steuern zu können, ist 75 eine Steuerklappe 16 vorgesehen, die um eine Schwenkachse 17, wie durch die Pfeile B bzw. B' in den Fig. 4 und 5 angedeutet, schwenkbar ist. Die Schwenkachse 17 liegt auf zwei in Abständen voneinander an dem L-förmigen ersten Wandteil 10 angeordneten Nasen 18, die vom Füllschacht 2 fort in den Raum unterhalb des Wandteiles 12 ragen. Die Länge der Nasen 18 ist so gewählt, daß die Steuerklappe 16 durch Veränderung ihrer Schwenklage den 20 Zustrom an Sekundärluft sowohl an die Bohrungen 14 als auch an die Bohrungen 15 steuern kann. Die Steuerklappe 16 ist an ihrem freien Ende 16a gekrümmt. Ihre gesamte Länge ist so gewählt, daß ihr gekrümmtes Ende 16a etwa in den Raum unter dem Füllschachtrost 3 und den Aschenkasten 4 ragt und für die von außen durch den Aschenkasten 4 zuströmende Sekundärluft eine stromliniengünstige Bewegungsbahn ermöglicht. Der Sekundäriuftstrom strömt, wie in Fig. 3 durch die gestrichelten Pfeile Ci bis C2 25 angedeutet, durch die Bohrungen 14 zum Glutbett 9 des Füllschachtes 2 und durch die Bohrungen 15 in der Durchgangsöffnung 5 zur Brennkammer 6. Die Stärke des den beiden Verbrennungsräumen zugeführten Sekundärluftstromes läßt sich durch die Einstellung der Steuerklappe 16 verändern. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung der Steuerklappe 16 ist der Zutritt des Sekundärluftstromes zu den Bohrungen 14 und 15 und damit zum Glutbett 9 bzw. zur 30 Durchgangsöffnung 5 vollständig gesperrt. In diesem Fall kann Sekundärluft nur ausschließlich durch den Füllschachtrost 3 in das Glutbett gelangen. Eine Nachverbrennung der Schwelgase in der Durchgangsöffnung 5 ist bei dieser Einstellung der Steuerklappe 16 nicht möglich. Durch eine Stellschraube 19, die durch die Steuerklappe 16 hindurchragt und mit ihrem freien Ende am Rand des L-Schenkels 10a des ersten Wandteiles 10 anliegt, kann, abhängig vom Grad der Einschraubtiefe 35 der Stellschraube 19 in der Steuerklappe 16, der Öffnungswinkel ß gegenüber dem Wandteil 10 festgelegt und damit auch die Stärke des Sekundärluftstromes bestimmt werden. Es ist somit möglich, für einen vorgegebenen Brennstoff eine optimale Einstellung der Steuerklappe 16 durch Wahl der entsprechenden Einschraubtiefe der Stellschraube 19 festzuiegen, die aber verändert werden kann, sollte sich der zugeführte Brennstoff ebenfalls ändern. 40 Anstelle einer Stellschraube 19 kann zur Verstellung der Klappe auch ein Exzenter verwendet werden, dessen Funktionsweise jedem Fachmann ohne weiteres verständlich ist und der sowohl von Hand als auch über einen Stellmotor bedienbar ist. Ferner ist es auch möglich, zumindest die mit den Bohrungen versehenen Bereiche der Wandteile 10 und 12 oder auch die gesamten Wandteile 10 und 12 zu einem einzigen Teil, dem sogenannten 45 Gasmischkopf, zu kombinieren, und mit einer Klappe zu versehen. Patentansprüche 1. Heizkessel mit einem Füllschacht für den Betrieb mit Festbrennstoffen und einer dem Füllschacht über 50 einen Durchgang nachgeordneten Brennkammer, wobei im Eingangsbereich des Durchgangs eine steuerbare Sekundärluftströmung in einem Sekundärluftkanal einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluftkanal durch einen ersten Wandteil (10) und eine verstellbare Sekundärluft-Steuerklappe (16) gebildet ist, wobei im Bereich zwischen dem Füllschachtrost (3) und dem unteren 55 Rand der Durchgangsöffnung (5) zwischen dem Füllschacht (2) und der Brennkammer (6) der erste Wandteil (10) eingesetzt ist, welcher eine Mehrzahl von Bohrungen (14) aufweist, die einen Durchgang für einen im unteren Bereich des Heizkessels zugeführten Sekundärluftstrom mindestens zu dem im Füllschacht (2) befindlichen Glutbett (9) schaffen, und die Sekundärluft-Steuerklappe (16) den Durchtritt 4 AT 398 825 B des Sekundärluftstroms durch die Bohrungen (14) des Wandteiles steuert.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 5 daß die untere Begrenzung des Durchganges (5) vom Füllschacht (2) zur Brennkammer (6) durch ein vom ersten Wandteil (10) zu der der Füllschachtwandung gegeüberliegenden Wandung der Brennkammer (6) verlaufenden zweiten Wandteil (12) gebildet ist.
3. Heizkessel nach Anspruch 2, io dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wandteil (12) eine Mehrzahl von Bohrungen (15) aufweist, die einen Durchgang für den im unteren Bereich des Heizkessels zugeführten Sekundärluftstrom in den Durchgangsbereich (5) bilden.
4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14) des ersten Wandteils (10) in einer oder mehreren etwa parallel zur Unterkante des ersten Wandteiles (10) verlaufenden Reihen angeordnet sind.
5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15) im Randbereich des zweiten Wandteiles (12) in einer oder mehreren etwa parallel zur Oberkante des ersten Wandteiles (10) verlaufenden Reihen vorgesehen sind.
6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14, 15) des ersten und des zweiten Wandteiles etwa im rechten Winkel zueinander verlaufen.
7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandteil (10) mindestens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Nasen (18) aufweist, die in den Bereich unterhalb des zweiten Wandteiles (12) hinein und über den Bereich der Bohrungen (15) des zweiten Wandteiles (12) hinausragen und als Lager für eine Schwenkachse (17) 35 der Sekundärluft-Steuerklappe (16) ausgebildet sind.
8. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft-Steuerklappe (16) mit ihrem freien Ende (16a) bis in den Bereich unterhalb des 40 Fülischachtrostes (3) ragt.
9. Heizkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (16a) der Sekundärluft-Steuerklappe (16) in Richtung zum Füllschacht hin ge-45 krümmt ist.
10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellschraube (19) zur Regelung der Winkelstellung der Sekundärluft-Steuerklappe (16) in so bezug auf den ersten Wandteil (10) vorgesehen ist.
11. Heizkessel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Schwenkachse (17) der Sekundäriuft-Steuerkiappe (16) durch die Außenwandung des 55 Heizkessels hindurchragt und außerhalb des Heizkessels mit einem in eine Mehrzahl von Raststellen einstellbaren Stellhebel (20) verbunden ist. 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 398 825 B Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 6 55