CH665470A5 - Heizungskessel. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Heizungskessel der genannten Art sind allgemein bekannt. Aus Gründen der Energieeinsparung sind heute in der Regel für eine Betriebsweise im sogenannten Nieder- und Tieftemperaturbereich die Heizkessel dafür speziell gestaltet. Wie sich mittlerweile gezeigt hat, führt dies einerseits zwar zu den gewünschten Energieeinsparungen, und diese Kessel sind auch weitgehend kondensatsicher, andererseits ergibt sich aber eine besondere abzugsseitige Problematik.

Wenn man den vollen Nutzen der Niedertemperatur- und Tieftemperaturkessel im Hinblick auf niedrige Abgastemperaturen in Anspruch nehmen will, wäre es, wie die Erfahrungen gezeigt haben, von Vorteil, wenn man unter den jeweils gegebenen Bedingungen auf die Abgastemperatur Einfluss nehmen könnte.

Wenn eine ausreichend grosse Wärmeabnahme durch die Heizung und Warmwasserbereitung erfolgt, sich ausreichend lange Laufzeiten für den Brenner ergeben, und ausserdem die installierte Kesselleistung nicht zu gross ist, kann man den Kessel ohne weiteres mit den vorgesehenen niedrigen Abgastemperaturen laufen lassen und hat Der Schornstein erhält dann auch ausreichend Wärme und auch die Heizfläche der Kessel, insbesondere die Heizgaszüge heizen sich genügend auf. Wenn jedoch die Wärmeabnahme geringer ist, wenn also bspw. die Bewohner eines Hauses, um Heizenergie zu sparen, die Heizkörperventile zudrehen oder drosseln, ergeben sich kürzere Brennerlaufzeiten, wodurch der Schornstein nicht genügend Wärme erhält und evtl. auch die Heizflächen sich nicht genügend aufheizen.

Durchnässungsgefährdungen des Schornsteins in Verbindung mit oben genannter Betriebsweise können aber auch auftreten, wenn dieser nicht ausreichend isoliert ist oder wenn eine relativ lange Distanz zwischen Kessel und Schorn-steinanschluss, d.h. ein langes Abzugsrohr vorliegt.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, durch einfache Massnahmen am Kessel dafür sorgen zu können, dass sich in kritischen Betriebsphasen, d.h. bspw. bei relativ kurzen Brennerlaufzeiten, auch dann möglichst schnell ausreichend hohe Gasttemperaturen ergeben.

Diese Aufgabe ist an einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.

Grundsätzlich ist also mit dieser Lösung die Möglichkeit geschaffen, die Brennkammer nicht von vornherein im Bereich des Dämmblockes, d.h. an ihrem hinteren Ende mit zusätzlichen und von vornherein offenen Abströmöffnungen zu versehen, sondern die für eine höhereAbgastemperatur sorgenden Öffnungen mit ausreichend grossem Querschnitt in Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse einfach öffnen zu können. Diese Möglichkeit, die keine wesentliche Veränderung am Kessel erfordert, ist insofern von grosser Bedeutung, da sich herausgestellt hat, dass man ohne solche Zusatzeinrichtungen nicht in der Lage ist, mit der an sich wünschenswerten, relativ niedrigen Abgastemperatur moderner öl/gasgefeuerter Kessel grundsätzlich zu operieren. In jahreszeitlichen Übergangszeiten, d.h. bei sehr kurzen Brennerlaufzeiten von nur ca. 4-5 Minuten, erhält der Schornstein Abgase mit Temperaturen in der Grössenordnung von nur ca. 100° C. Das System der Heizkessel mit seinen Heizflächen muss sich aber vollständig aufgeheizt haben und im Beharrungszustand sein, und es dauert etwa eine halbe Stunde, bis sich die maximale Abgastemperatur einstellt, d.h. also die vorgesehene Abgastemperatur für den Normalbetrieb. Je kürzer die Laufzeit des Brenners jedoch ist, desto niedriger ist die Abgastemperatur. Wenn der Kessel bspw. zu gross ausgelegt ist, oder zu stark Heizenergie eingespart wird, dann kann die Wärmeabnahme so gering sein, dass die Brenner nicht zu den notwendig längeren Laufzeiten kommen und sich nur kurzzeitig einschalten. Dann werden aber selbst bei einem Tieftemperaturkessel ggf. sogar die Heizflächen feucht und vor allen Dingen durchfeuchten die Schornsteine. So gesehen ist es von wesentlicher Bedeutung, Kessel dieser Art mit solchen einfachen Zusatzeinrichtungen zu versehen, die gewährleisten, dass sich bei Anlauf des Brenners eine höhere Temperatur einstellt und dann, wenn sich das ganze System aufgeheizt hat, d.h. wenn sich der Kessel im Beharrungszustand befindet und die vorgesehene Abgastemperatur erreicht hat, der Kessel wieder umgeschaltet wird.

Bei der erfindungsgemässen Lösung kann ein gewisser Teil der Heizgase, ohne den vorderen Umlenkrand der Brennkammer passieren zu müssen, direkt in den bzw. die betreffenden unteren Heizgaszüge gelangen, d.h., diese Heizgase kühlen sich natürlich nicht so stark ab wie der Teil der Heizgase, die die Heizgaszüge auf volle Länge durchströmen

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müssen. Damit ist eine Erhöhung der Abgastemperatur, wie sich gezeigt hat, ohne weiteres ebenfalls möglich. Weitere Einzelheiten dazu werden noch näher erläutert.

Öffnungen in Brennkammern sind zwar bekannt (DE-PS 3 025 651 und DE-GM 8 013 368), in beiden Fällen haben diese Öffnungen aber keinen entfern- bzw. offenbaren Verschluss in dem Sinne, dass nach Entfernung des Verschlusses aufgrund einer entsprechenden Brennereinregulierung die betreffende Öffnung offenbleibt, abgesehen davon, dass die Öffnungen nach der DE-PS vorn an der Brennkammer angeordnet sind und beim Festbrennstoffkessel nach dem DE-GM lediglich dazu dienen, einen Rauchschwallaustritt beim Öffnen zum Nachfüllen der Brennstoffe zu verhindern. Im übrigen handelt es sich dabei nicht um eine Brennkammer im vorliegenden Sinne, sondern um den Füllschacht für die Festbrennstoffe.

Auch bei der Brennkammer nach dem DE-GM 8 002 621 sind Öffnungen an der Brennkammer vorgesehen, diese haben aber keinen Verschluss und sollen lediglich der Verbesserung der CO-Werte im Abgas dienen. Ausserdem sind diese Öffnungen so klein, dass damit kein wesentlicher Ein-fluss auf eine Steigerung der Abgastemperatur im Sinne der vorliegenden Zweckbestimmung genommen werden kann.

Der Heizungskessel, seine praktische Ausführungs- und vorteilhaften Weiterbildungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 perspektivisch die in einen Heizkessel einsetzbare topfartige Brennkammer;

Fig. 2 einen Schnitt durch die in einen Heizkessel eingesetzte Brennkammer;

Fig. 3 im Schnitt und in Draufsicht eine andere Ausführungsform;

Fig. 4 im Schnitt und in Draufsicht eine weitere Ausführungsform der Brennkammer;

Fig. 5 im Schnitt und in Draufsicht eine besondere Ausführungsform;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Heizkessel mit der eingesetzten topfartigen Brennkammer;

Fig. 7 einen Detailschnitt durch die bevorzugte Ausführungform ;

Fig. 8 eine Detaildraufsicht auf die Ausführungsform gemäss Fig. 9;

Fig. 9 einen Schnitt längs Linie C/C in Fig. 8 ;

Fig. 10 einen Schnitt längs Linie D/D in Fig. 7 ;

Fig. 11 in Ansicht eine andere Ausführungsform und

Fig. 12 im Schnitt eine weitere Ausführungsform.

Wie aus Fig. 6 erkennbar, ist die topfförmige Brennkammer 10 in bekannterWeise im Freiraum zwischen den die Heizgaszüge 6 aufgliedernden Längsrippen 7' des Heizungskessels 11 angeordnet und am abzugsseitigen Ende mit einem Dämmblock 12 aus feuerfestem Material (bspw. saugverfestigtes Keramikmaterial) versehen.

Gemäss Fig. 1 ist nun im unteren Bereich der Brennkammer 10 die Längsausnehmung 13 angeordnet, die dadurch gebildet wird, dass der Blechzuschnitt lediglich an den zwei Kurzseiten a und einer Längsseite b durchgestanzt und dann die ausgestanzte Blechfläche als Fahne 14 nach Bedarf mehr oder weniger nach aussen gebogen wird. Im gleichen Sinne können auch zwei Fahnen 14' ausgestanzt und ausgebogen werden, die dann in einen Zug 6 oder, wie in Fig. 2 dargestellt, in zwei Zügen 6 radial einragen, wobei sich die einragenden Fahnen 14' längs der Heizgaszugrippen 7' erstrecken.

In Fig. 3 ist verdeutlicht, und zwar gestrichelt angedeutet, dass im Bodenbereich der Brennkammer 10 auch mehrere

Längsausnehmungen 13 nebeneinander angeordnet werden können.

Ferner ist es möglich, im Sinne der Fig. 4 mehrere entsprechend ausgestanzte Fahnen 14" für eine Längsausnehmung vorzusehen, wobei dann je nach erforderlicher Abgastemperatur eine oder zwei oder alle Fahnen 14" radial nach aussen gestellt werden. Eine in diesem Sinne gezielte und mögliche Öffnungsbemessung unter Berücksichtigung der Brennereinregulierung und in der Abzugsverhältnisse ist auch dadurch gegeben, dass man gemäss Fig. 5 für die Längsausnehmung 13 eine entsprechende verschiebbare Abschirmblende 15, mehr oder weniger die Ausnehmung 13 abdeckend, vorsieht.

Die Fig. 7 bis 12 beziehen sich auf weitere Ausführungsformen, bei denen mit denkbar einfachen Ausbildungen und Massnahmen für eine gezielte Anpassung der Abgastemperatur gesorgt werden kann.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Brennkammerwand 10' und zwar im unteren Bereich mit mindestens einer Öffnung 16 versehen, die aber durch den Umfangsrand des Dämmblockes 12, der in diesem Falle den Verschluss 17 unmittelbar selbst bildet, verschlossen. Gemäss Fig. 10 sind zweckmässig mehrere Öffnungen 16, die eine Querschnittsgrösse von jeweils etwa mindestens 1 cm2 haben, in der Brennkammerwand 10' angeordnet. Wenn es nun die jeweiligen Verhältnisse bei Einregulierung des Brenners (nicht dargestellt) erfordern, wird der Dämmblock 12 einfach im Bereich zunächst nur einer Öffnung 16 in geeigneter Weise aufgeschnitten bzw. aufgebohrt, und im Bedarfsfall geschieht das Gleiche an mehreren oder allen vorhandenen Öffnungen 16. Im Sinne der Fig. 8,9 und 11,12 kann eine solche gezielte Öffnungsanlegung auch jn anderer Weise erfolgen, bzw. können die dafür notwendigen Vorkehrungsmassnahmen auf andere Art getroffen werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 ist lediglich die Brennkammerwand 10' im Sinne der Darstellung mit der Öffnungskontur durchgestanzt, wobei die Öffnungsstanzfläche 18 an der Stelle 19 mit der Brennkammerwand 10' verbunden bleibt. Ggf. können auch gegenüberliegend ein oder zwei schmale, leicht zu durchtrennende Stege 19' stehenbleiben. Im Bedarfsfall werden dann die Öffnungsstanzflächen 18, wie in Fig. 9 verdeutlicht, einfach nach oben in die Brennkammer 10 hochgestellt.

Je nach den konstruktiven Verhältnissen können die Öffnungen 16 aber auch, wie in Fig. 11 dargestellt, im unteren Bereich des Dämmblockes 12 von vornherein vorgesehen und mit einer geeigneten Blende 20 verschlossen sein, sofern der Dämmblock 12 schwierig zu bohren oder aufzuschneiden sein sollte, was der Fall sein kann, wenn anderes als das genannte leicht schneid- oder aufbohrbare Material für den Dämmblock 12 verwendet wird. Die Blende 20 kann dann im Bereich der Öffnungen 16 mit abbiegbaren Fahnen 21 versehen sein.

Es ist aber auch möglich, derartige Fahnen 21, wie in Fig. 12 verdeutlicht, direkt aus hochgebogenen Teilen der Brennkammerwand 10 zu bilden, die sich normalerweise noch etwas über den Dämmblock 12 hinaus nach hinten erstreckt.

Ferner ist es möglich, unter Berücksichtigung der erforderlichen Erhöhung der Abgastemperatur die Öffnungen 16 für das direkte Abströmen ausreichender Mengen hochtempera-turiger Heizgase, die also noch die Heizgaszüge, sich abkühlend, passieren müssen, dadurch herzustellen, dass man im betreffenden Bereich entweder die Brennkammerwand 10' oder den Dämmblock 12 aufbohrt bzw. aufschneidet, was bedeutet, dass das Material der Brennkammèrwand 10' bzw.

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des Dämmblockes 12 im Bereich der Öffnungen 16 den Verschluss 17 zunächst selbst bildet.

Lediglich orientiert an Fig. 7 ist es übrigens auch ohne weiteres vorstell- und einrichtbar, dass man die vorhandenen Öffnungen 17 auch gezielt dadurch mehr oder weniger freistellt, dass man den Dämmblock 12 axial unter mehr oder weniger grosser Freistellung der Öffnungen 17 mehr oder weniger nach hinten verstellt und in der geeigneten Stellung neu fixiert.

Es geht also bei allen Ausführungsformen grundsätzlich und wesentlich darum, die Brennkammer 10 nicht von vornherein im Bereich des Dämmblockes 12, d.h. an ihrem hinteren Ende mit zusätzlichen und von vornherein offenen 5 Abströmöffnungen zu versehen, sondern die für eine höhere Abgastemperatur sorgenden Öffnungen mit ausreichend grossem Querschnitt erst in Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse öffnen zu können.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Heizungskessel, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse mit einem eine topfförmige, abströmseitig mit einem Wärmedämmblock versehene Brennkammer und die in eine Rauchgassammeikammer mündenden Heizgaszüge enthaltenden, rohrförmigen Einsatz, dadurch gekennzeichnet, dass in der dämmblockseitigen Hälfte der Brennkammer ( 10) mindestens eine Öffnung (13,16) angeordnet, diese Öffnung (13, 16) mit einem Verschluss versehen und dieser als zu öffnender oder entfernbarer Verschluss (17) ausgebildet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss in Form mindestens einer aus der Brennkammerwand (10') abbiegbaren, eine als Öffnung dienende Längsausnehmung ( 13) freilegenden Fahne (14, 14' ) ausgebildet ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (16) mit einer als Verschluss dienenden, einstellbaren Abschirmblende (15) versehen ist.

4. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss ( 17) der Öffnung aus dem Dämmblock ( 12) der Brennkammer ( 10) gebildet ist.

5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmblock (12) in bezug auf die Öffnung (16) verstellbar in der Brennkammer (10) angeordnet ist.

6. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (17) aus einer an mindestens einer Stelle ( 19) mit der Brennkammerwand (10') verbunden bleibender Öffnungsstanzfläche (18) gebildet ist.

7. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (16) im Wärme-dämmblock ( 12) angeordnet und der Verschluss ( 17) für die mindestens eine Öffnung (16) des Dämmblockes (12) in Form einer Blende (20) ausgebildet ist.

8. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der mindestens einen Öffnung (16) mit einer Grösse von mindestens 1 cm2 bemessen ist.

9. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (16) mit ihrem Verschluss im unteren Bereich der Brennkammer (10) angeordnet ist.