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Die Erfindung bezieht sich auf Brennkammer für einen mit Festbrennstoffen beheizbaren Kes- sel, bestehend aus einem feuerfesten, quaderförmigen Formkörper, der einen liegenden zylindri- schen Brennraum mit einem Saugzuganschluss und einem auf einer Quaderseite vorgesehenen Rauchgaszutritt in Form eines zumindest im wesentlichen tangential in den Brennraum mündenden Rauchgaskanals bildet.
Bei Kesseln, die mit Festbrennstoffen beheizt werden, ist es bekannt, die Brennkammer ge- trennt von einem den Brennstoff aufnehmenden, an eine Primärluftzufuhr angeschlossenen Füll- raum anzuordnen, und die Rauchgase aus dem Füllraum über einen Saugzug der Brennkammer zur Nachverbrennung zuzuführen. Die Brennkammer, die aus einem feuerfesten, quaderförmigen Formkörper besteht, kann dabei unterhalb eines Rostes zur Aufnahme des Festbrennstoffes (AT 400 180 B) oder seitlich neben dem Füllraum oberhalb des Rostes angeordnet werden (DE 195 10 263 A1).
In beiden Fällen werden die Rauchgase aus dem Füllraum über einen Rauchgaszutritt auf einer Quaderseite des Formkörpers in einen liegenden, zylindrischen Brenn- raum geleitet, und zwar über einen tangential in den Brennraum mündenden Rauchgaskanal, so dass sich im Brennraum eine schraubenförmig verlaufende Gasströmung ergibt, die wegen der damit verbundenen Wirbel- und Umwälzbewegungen eine vorteilhafte Vermischung der durch den Rauchgaskanal angesaugten Rauchgase mit der der Brennkammer zugeführten Sekundärluft und damit eine vorteilhafte Nachverbrennung ermöglicht Die heissen Abgase werden über einen Saug- zuganschluss aus der Brennkammer abgezogen und einem Wärmetauscher zur Erwärmung des Kesselwassers zugeführt.
Da der zylindrische Brennraum in einem quaderförmigen Formkörper der Brennkammer vorge- sehen ist, ergeben sich ungleichmässige Wanddicken für den Formkörper, was zu Wärmespannun- gen insbesondere während der Anheizphase führt. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass beim Anheizen des Kessels der Formkörper der Brennkammer von der Quaderseite mit dem Rauchgaszutritt her einseitig erwärmt wird, wobei sich in Richtung des Wärmeflusses in Umfangs- richtung des Brennraumes zunächst eine Verjüngung und dann wieder eine Vergrösserung der Wanddicke des Formkörpers ergibt. Dieser Umstand bringt die Gefahr von Spannungsrissen vor allem im Bereich der verjüngten Wandteile des Formkörpers mit sich, zumal diese Wandbereiche bereits bei der Herstellung des Formkorpers während der Aushärtung des Schamottewerkstoffes erhöhten Spannungen ausgesetzt sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer für einen mit Festbrenn- stoffen beheizbaren Kessel der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine vorzeitige Alterung des Formkörpers durch Wärmespannungsnsse weitgehend vermieden werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Formkörper aus zwei Teilkörpern mit einer zur Quaderseite des Rauchgaszutritts parallelen Trennfläche im Bereich der Brennraumach- se zusammensetzbar ist.
Die Teilung des Formkörpers in zwei jeweils für sich zu fertigende Teilkörper bringt eine erheb- liche Verminderung der Spannungsbelastungen aufgrund der einseitigen Wärmebelastung wäh- rend der Anheizphase mit sich, wenn die Trennfläche parallel zur Quaderseite des Rauchgaszu- tritts im Bereich der Brennraumachse verläuft. Diese Trennflächenführung unterbindet nämlich einen Spannungsübergriff zwischen den beiden Teilkörpern gerade in dem verjüngten Wandbe- reich, der gegenüber Wärmespannungen besonders empfindlich ist. Dies bedeutet, dass sich keine Spannungen über die Trennfläche hinweg innerhalb des aus den beiden Teilkörpern zusammen- gesetzten Formkörpers aufbauen können, wie dies bei einem einstückigen Formkörper der Fall ist und zu einer Spannungsüberhöhung führt.
Wegen der günstigeren Spannungsverhältnisse im Übergangsbereich zwischen den sich verjüngenden Wandabschnitten des einen Teilkörpers zu den sich verbreiternden Wandabschnitten des anderen Teilkörpers kann die Gefahr von Span- nungsrissen erheblich verringert werden, was sich vorteilhaft auf die Unterdrückung der dadurch bedingten Alterungserscheinungen auswirkt. Dazu kommt noch, dass aufgrund der gesonderten Fertigung der Teilkörper auch die Belastung durch härtungsbedingte Spannungen des Schamotte- werkstoffes im Bereich der Wandverjüngungen herabgesetzt werden kann, was die Gefahr von Wärmespannungsrissen zusätzlich verringert.
Schliesslich erlaubt die Teilung des Formkörpers der Brennkammer in zwei Teilkörper eine einfachere Brennkammermontage mit der vorteilhaften Möglichkeit, bei einem notwendigen Austausch lediglich den betroffenen Teilkörper wechseln zu müssen.
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Um einerseits die beiden Teilkörper in ihrer gegenseitigen Lage festzuhalten und anderseits eine Abdichtung der Trennfläche gegenüber einem Rauchgasaustritt zu erreichen, können die beiden Teilkörper im Bereich der Trennfläche den Brennraum umschliessende Nut-Federverbindun- gen aufweisen.
Insbesondere bei Brennkammern unterhalb des Füllraumes ist mit gedrängten Platzverhältnis- sen vor allem der Höhe nach zu rechnen, so dass die Brennkammer auf den Kesselboden unmittel- bar aufgesetzt wird. Dies bedeutet wegen der üblichen Durchströmung des Kesselbodens mit aufzuheizendem Wasser eine bodenseitige Kühlung der Brennkammer mit der Wirkung, dass mit einer höheren Spannungsbelastung aufgrund der gegebenen Temperaturdifferenzen gerechnet werden muss. Ausserdem besteht die Gefahr einer Taupunktunterschreitung im bodenseitigen Bereich des Brennraumes, wobei das sich bildende Kondensat das Gefüge des Schamottewerk- stoffes des Formkörpers angreift.
Wird der Formkörper auf der Bodenseite mit eine Freistellung der übrigen Bodenfläche ergebenden Stützansätzen versehen, so können diese Nachteile einer unmit- telbaren Aufstellung der Brennkammer auf dem Kesselboden vermieden und eine gleichmässigere Aufheizung und Abkühlung der Brennkammer unter einer Verringerung der Rissgefahr erzielt wer- den. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Stützansätze aus unterbrochenen Randstegen der Bodenseite bestehen, die eine sichere Aufstellung der Brennkammer erlauben, ohne die Hinterlüftung der überwiegenden Bodenfläche zu beeinträchtigen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkammer in einer vereinfachten, zum Teil aufgerissenen
Seitenansicht,
Fig. 2 diese Brennkammer in einer stirnseitigen Ansicht,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 2 und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2
Die innerhalb des Wassermantels 1 eines aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher darge- stellten Kessels unterhalb eines Füllraumes 2 angeordnete Brennkammer wird durch einen quader- förmigen Formkörper 3 gebildet, der einen zylindrischen Brennraum 4 mit liegender Achse um- schliesst. Dieser Brennraum 4 ist auf einer Stirnseite offen und bildet mit dieser Öffnung einen Sauganschluss 5 für einen Saugzug.
Auf der dem Füllraum 2 zugekehrten Quaderseite 6 ist eine Aufnahme 7 für einen Rost ausgespart, durch den die Rauchgase aus dem Füllraum 2 über den Saugzug in den Brennraum 4 angesaugt werden. Der Rauchgaszutritt 8 wird dabei durch einen Rauchgaskanal 9 gebildet, der im wesentlichen tangential in den Brennraum mündet, wie dies den Fig. 2 und 4 entnommen werden kann. Unterhalb der Rostaufnahme 7 münden Zuführkanäle 10 für Sekundärluft, die über in entsprechende Durchtrittsöffnungen 11 eingesetzte Durchführungen angesaugt wird. Diese Sekundärluft wird mit den Rauchgasen durch den Rauchgaskanal 9 in den Brennraum 4 gefördert, wo sich aufgrund der schraubenförmigen Gasströmung eine intensive Vermischung der Rauchgase mit der Sekundärluft als Voraussetzung für eine vollständige Nach- verbrennung einstellt.
Die heissen Abgase werden dann über den Sauganschluss 5 aus dem Brenn- raum abgezogen.
Zum Unterschied zu bekannten Brennkammern dieser Art ist der Formkörper 3 nicht einstückig ausgebildet, sondern aus zwei Teilkörpern 12 und 13 zusammengesetzt, wobei die Trennfläche 14 zwischen den beiden Teilkörpern 12 und 13 parallel zur Quaderseite 6 mit dem Rauchgaszutritt 8 im Bereich der Achse des Brennraumes 4 verläuft.
Durch eine den Brennraum 4 umschliessende Nut-Federverbindung 15 im Bereich der Trennfläche 14 werden die beiden Teilkörper 12,13 nicht nur in ihrer gegenseitigen Lage festgelegt, sondern auch gegen einen Rauchgasaustritt abgedich- tet Wie insbesondere den Fig. 2 und 4 entnommen werden kann, verläuft die Trennfläche 14 durch den verjüngten Wandbereich des Formkörpers 3, so dass sich über diesen verjüngten Wandbe- reich, der sich durch die Anordnung eines kreiszylindrischen Brennraumes 4 innerhalb eines qua- derförmigen Formkörpers 3 ergibt, keine Spannungen zwischen den Teilkörpern 12 und 13 aufbau- en können, wenn während der Anheizphase der Formkörper 3 von der dem Füllraum 2 zugekehr- ten Quaderseite 6 her fortschreitend erwärmt wird Dies bedeutet, dass die wärmebedingten Span- nungsbelastungen gerade im Bereich der Trennflächen 15 merklich verringert werden,
was eine Alterung der Teilkörper 12,13 durch Spannungsrisse weitgehend unterdrückt. Dazu kommt noch, dass die beim Abbinden des Schamottewerkstoffes aufgrund unterschiedlicher Wanddicken unver-
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meidbaren Spannungen im Bereich der Trennfläche 14 durch die gesonderte Fertigung der Teil- körper 12,13 weitgehend vermieden werden können, was ebenfalls zur Verlängerung der Lebens- dauer der aus den Teilkörpern 12,13 zusammengesetzten Brennkammer beiträgt.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel ruht die Brennkammer auf dem einen Teil des Wasserman- tels 1 bildenden Kesselboden 16 auf. Dies bedeutet, dass die über den Kesselboden 16 bewirkte Kühlung des Formkörpers 3 die gleichmässige Aufwärmung des Formkörpers 3 beeinträchtigt und die Gefahr von Spannungsrissen erhöht. Ausserdem ist während der Anheizphase mit einer Tau- punktunterschreitung im bodenseitigen Bereich des Brennraumes 4 zu rechnen, was über den Einfluss des Kondensates auf den Schamottewerkstoff zu einer Beeinträchtigung der Standzeit der Brennkammer führen kann. Um den Einfluss des kalten Kesselbodens 16 auf die Erwärmung der Brennkammer zu verringern, ist die Bodenseite 17 des Formkörpers 3 mit Stützansätzen 18 verse- hen, die vorteilhaft in Form von unterbrochenen Randstegen ausgebildet sind.
Diese Randstege ergeben eine Freistellung der übrigen Bodenfläche, so dass die Bodenseite 17 des Formkörpers 3 im freigestellten Bereich eine Hinterlüftung erfährt, die den Wärmeübergang vom kalten Kesselbo- den 16 auf den Formkörper 3 während der Anheizphase merklich unterbindet.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Brennkammer für einen mit Festbrennstoffen beheizbaren Kessel, bestehend aus einem feuerfesten, quaderförmigen Formkörper, der einen liegenden zylindrischen Brennraum mit einem Saugzuganschluss und einem auf einer Quaderseite vorgesehenen Rauchgaszutritts in Form eines zumindest im wesentlichen tangential in den Brennraum mündenden
Rauchgaskanals bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (3) aus zwei Teil- körpern (12,13) mit einer zur Quaderseite (6) des Rauchgaszutritts (8) parallelen Trenn- fläche (14) im Bereich der Brennraumachse zusammensetzbar ist.