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"Wärmespeicherelementanordnung"
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Die Erfindung betrifft eine Wärmespeicherelementanordnung für den
Kesselraum eines Ö1- oder Gasbrenners unter Verwendung von feuerfestem Speichermaterial.
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Es ist an sich bekannt, den Kesselraum von Brennern, z.B. Ölbrennern
durch Innenschamottierung der Wandung auszurüsten, um die Wärmespeicherkapazität
zu erhöhen. Diese Maßnahme ist recht aufwendig, da die Schamottierung der Form des
Kesselraumes anzupassen ist. Dies ist auch der Grund, warum eine nachträgliche Verbesserung
der Wärmespeicherkapazität durch lnnenschamottierung der Wandung aus Kostengründen
kaum in Betracht zu ziehen ist. Von der Innenwandschamottierung sind Rußablagerungen
kaum ablösbar. Die Innenwandschamottierung hat auch den Nachteil, daß die mögliche
Wärmespeicherkapazität nicht immer voll ausgenutzt wird, da die Wandungen des Kesselraumes
vom Brenner in relativ großem Abstand liegen und sich die Innenschamottierungsschicht
nur langsam von innen nach außen aufheizen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmespeicherelementanordnung
vorzuschlagen, die sich auch für den nachträglichen Einbau eignet und bei welcher
die Wärmespeicherkapazität bezogen auf die zu verwendende Speichermaterialmenge
besser zur Geltung kommt.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das feuerfeste
Speichermaterial in Form von mit einem Rahmen aus hitzebeständigem Stahlblech vollständig
oder teilweise eingefaßten Steinen oder Platten in dem Kesselraum aufgestellt ist.
Die Platten können also in unmittelbarer Nachbarschaft der Brenner angeordnet werden.
Damit das Wärmespeichermaterial schneller auf die maximal mögliche Speichertemperatur
gebracht
werden kann, werden zweckmäßigerweise vergleichsweise dünne Platten verwendet, die
aber wegen der auftretenden Temperaturwechselspannungen einer größeren Bruchgefahr
ausgesetzt sind. Dieses Problem ist mit der erfindungsgemäßen Lösung vermieden.
Unter Verwendung der in Rahmen gefaßten Platten kann eine beliebige Aufstellung
in dem Kesselraum unabhängig von der Gestalt der Kesselraumwandungen vorgenommen
werden. Der nachträgliche Einbau stellt keine Schwierigkeit dar. Es besteht auch
bessere Reinigungsmöglichkeit für Rußablagerungen.
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Der jeweilige Rahmen überdeckt umlaufend vorzugsweise wenigstens drei
der Schmalseiten der Platten und übergreift die Platten an ihren beiden ein ander
gegenüberliegenden Stirnflächen lediglich mit einem schmalen Rand. Auf diese Weise
ist es möglich, die Wärmespeicherplatten in die vorgefertigten Rahmen einfach einzuschieben.
Das im Querschnitt U-förmige Rahmenprofil bietet die erforderliche Einfassung der
Platte, die durch die Rahmeneinfassung auch bei Transport und Handhabung weitgehend
gegen Bruch gesichert ist.
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In einem Rahmen können mehrere, gegebenenfalls miteinander verkittete
oder verfugte Platten- oder Steinelemente zu einer Platte zusammengefaßt sein.
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Vorzugsweise sind die Platten mit Abstand nebeneinander, beispielsweise
mit parallelen Stirnflächen, in dem Kesselraum aufgestellt.
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Dadurch können die heißen Rauchgase des Brenners zwischen den Platten
ohne weiteres hindurchströmen und für ein schnelles Aufheizen der Speicherelementanordnung
sorgen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere Rahmen durch quer zur
Plattenebene verlaufende Stege miteinander verbunden. Hierdurch finden die Platten
in ihrer Aufstellung im Kesselraum einen sicheren Halt. Mit Hilfe der über die Stege
zu einem Gestell zusammengefaßten Rahmen ist ein planmäßiger Aufbau der Speicherplatten
im Kesselraum möglich.
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Die vergleichsweise dünnen Platten sind vorzugsweise in einem Abstand
ihrer Plattenstärke aufgestellt. Diese Bemessung hat sich in der Praxis als besonders
günstig erwiesen.
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Die Platten können mit ihren Rahmen auch in einem besonderen Gestell
nebeneinander gehalten sein, welches entsprechende Abstandshalteelemente aufweist.
Das Gestell mit Abstandselementen besteht wie die Rahmen und deren Verbindungsstege
zweckmäßigerweise aus hitzebeständigem Stahlblech.
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Auch können die Platten mit Rahmen in einem Halteelemente aufweisenden
Gestell senkrecht übereinanderstehend angeordnet sein. Es ist besonders zweckmäßig,
wenn die Platten in unmittelbarer seitlicher Nachbarschaft des Brennerstrahls angeordnet
sind.
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Nach der Erfindung ist auch vorgesehen, daß in dem Brennerstrahl ein
z.B. aus Stahlblech bestehender und gegebenenfalls gelochter Rauchgasabweiser angeordnet
ist, welcher die Rauchgase in Richtung der aufgestellten Platten umlenkt.
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Der Effekt der erfindungsgemäßen Speicherelementanordnung ist am günstigsten,
wenn die heiße Luft den Kesselraum in Richtung Kamin nur dann verlassen kann, wenn
dies unbedingt notwendig ist. Deshalb ist bei einer Weiterbildung der Erfindung
in dem dem die Platten aufnehmenden Kesselraum zugeordneten Verbindungsrohr zum
Kamin eine bei Abschaltung des Brenners selbsttätig schließende Abgasklappe vorgesehen.
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Weitere Merkmale, Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen
oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigt: Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Aufstellung von Speichermaterialplatten
mit dem zwischen den Platten hindurchtretenden Brennerstrahl nach einer Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 2 in Schrägansicht teilweise weggebrochen einen
nach der Erfindung vorgesehenen Rahmen für eine Speicherplatte, Fig. 3 schematisch
im Schnitt und ausschnittsweise eine andere Halterungsmöglichkeit für die Speicherplatten.
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Fig. 4 schematisch ausschnittsweise geschnitten ein anderes nach der
Erfindung vorgesehenes Gestell mit Halteelementen für die Halterung der Platten
vertikal übereinander, Fig. 5a und 5b schematisch die Ansicht zwei alternativer
Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wärmespeicherelements, bei welchem die
jeweilige Platte aus mehreren kleineren Platten-oder Steinelementen zusammengefaßt
ist, Fig. 6 schematisch die Draufsicht auf einen die Erfindung aufweisenden Brennerraum
mit einem Rauchgasabweiser, und Fig. 7a-c schematisch in Schrägansicht drei verschiedene
Ausführungsformen eines nach der Erfindung vorzusehenden Rauchgasabweiser.
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Gemäß Fig. 1 ist im Kesselraum 1 eine Aufstellung von aus feuerfestem
Speichermaterial hergestellten Platten 3 veranschaulicht, die jeweils in dem Rahmen
2 gehalten sind, dessen Form aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Rahmen 2 deckt wenigstens
drei der Schmalseiten der Platten 3 umlaufend ab und übergreift die Stirnflächen
4 der Platten 3 nur mit einem sc-hmalen Rand 5. Je drei Platten 3 der Stärke S sind
gemäß Fig. 1 im Abstand A vorzugsweise parallel zueinander aufgestellt und in ihrem
Abstand A dadurch fixiert, daß die Rahmen 2 jedenfalls an ihrem oberen und unteren
Ende über einen Steg 6 mit dem jeweils benachbarten Rahmen 2 verbunden sind. Die
Rahmen 2 bilden so mit den Stegen 6 ein Gestell, in welchem die Platten 3 seitlich
einschiebbar sind, wie dies durch Pfeil in Fig. 2 veranschaulicht ist, wenn die
vierte Schmalseite von dem Rahmen 2 nicht abgedeckt ist. In dem in Fig.
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1 dargestellten Aufstellungsbeispiel sind die vertikalen, in dem aus
Rahmen 2 und Stege 6 gebildeten Gestell gehaltenen Platten 3 sowohl nach unten als
auch nach oben von je einer horizontal liegenden Platte 3 abgedeckt. Die jeweils
drei Platten 3 lassen einen mittleren Zwischenraum frei, durch welchen der Brennerstrahl
B hindurchtritt. So befindet sich die Plattenzusammenstellung in unmittelbarer Nachbarschaft
des Brenners 10 im Kesselraum 1.
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Fig. 3 veranschaulicht eine andere Ausgestaltung zur Halterung der
Platten 3 in vertikaler Position und in dem vorgesehenen Abstand A. Zu diesem Zweck
ist ein besonderes Gestell 8 vorgesehen, welches leistenförmige Abstandshalteelemente
7 aufweist, die jeweils einer Platte 3 mit Rahmen 2 zugeordnet sind. In ein solches
Gestell 8 lassen sich die Platten 3 mit auch an allen vier Schmalseiten umlaufenden
Rahmen 2 seitlich einschieben, wodurch eine planmäßige Anordnung der Plattenaufstellung
im Kesselraum 1 erreicht werden kann.Bei der Aufstellung gemäß Fig. 3 dienen, wie
bei der Aufstellung nach Fig. 1, die durch den Abstand A vorgesehenen Zwischenräume
zwischen den einzelnen Platten 3 der Konvektion der heißen Rauchgase des Brenners,
so daß eine schnelle Aufheizung der mit ihren Stirnflächen 4 parallel zueinander
angeordneten Platten 3 erfolgen kann. Eine solche Anordnung ist auch günstig für
die spätere Wärmeabgabe.
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Nach Fig. 5a und b sind die Platten 3 aus mehreren kleineren und damit
billigeren und haltbareren Platten- oder Steinelementen 3'. zusammengesetzt und
in einem gemeinsamen Rahmen 2 gehalten. Die einzelnen Platten- oder Steinelemente
3' können miteinander verkittet oder verfugt sein. Auch der Rahmen 2 kann durch
entsprechende Formgebung in eine Außenfuge der Platten- oder Steinelemente 3' eingreifen,
damit diese trotz der hohen Temperaturschwankungen, denen sie ausgesetzt sind, fest
in dem Rahmen 2 gehalten sind.
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Nach Fig. 6 befindet sich im Brennerstrahl B ein Rauchgasabweiser
11 zur Umlenkung der Rauchgase auf die beidseitige Plattenanordnung. Der Rauchgasabweiser
11 fördert darüber hinaus die Nachverbrennung der
Rauchgase bei
ungünstiger Einstellung des z.B. Ölbrenners, da sich die nicht verbrannten Öltröpfchen
auf dem glühenden Rauchgasabweiser 11 abscheiden. Aufgrund des Staueffektes des
Rauchgasabweisers 11 hat dieser ferner die Wirkung einer Stabilisierung der Brennerflamme
bei noch kaltem Brennerraum.
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Nach Fig. 7a besteht der Rauchgasabweiser 11 aus einem abgewinkelten
Stahlblech, dessen oberer und unterer Rand 12, 12' in die Horizontale abgebogen
sind. Der untere Rand 12' dient der Aufstellung und gegebenenfalls Befestigung des
Rauchgasabweisers 11 am Brennerraumboden. Der obere Rand 12 sorgt dafür, daß die
Rauchgase nicht nach oben steigen, sondern weitgehend in Höhe der Plattenanordnung
auf die Platten 3 gelenkt wird.
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Nach Fig. 7b ist der keilförmige Teil des Rauchgasabweisers 11 von
einer oberen und unteren überkragenden Platte 13, 13' aus Stahlblech abgedeckt.
Hierdurch wird eine aufsteigtende Strömung der Rauchgase im Bereich der Speicherplattenanordnung
praktisch vollständig verhindert.
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Die Platten 13, 13' können, wie in in Fig. 6 dargestellt, auch rechteckig
sein.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7c ist durch einen mittleren schräg
aufsteigenden Keilabschnitt 14 dafür Sorge getragen, daß die Rauchgase bewußt nach
oben gelenkt werden, wo zusätzliche Speicherplatten 3 angeordnet sein können, um
die Strömungsverhältnisse im Brennerraum 1 zu verbessern. Die beiden seitlichen,
vertikalen Keilabschnitte 15 sorgen für die Umlenkung der Rauchgase auf die seitlichen
Speicherplattenanordnungen.
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Bezugszeichenliste: 1 Kesselraum 2 Rahmen 3 Platten 3' Plattenelemente
4 Stirnflächen 5 Rand 6 Stege 7 Abstandshalteelemente 8 Gestell 9 Halteelemente
10 Brenner 11 Rauchgasverteiler 12 Rand 12' Rand 13 Platte 13' Platte 14 Keilabschnitt
15 Keilabschnitt