DE3025651A1 - Heizungskessel - Google Patents

Description

• Heizungskessel
• Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Solche Heizungskessel sind allgemein bekannt und in Benutzung und zwar insbesondere in Verbindung mit Gebläsebrennern, also mit horizontal angeordneter Brennkammer bzw. tapfförmigem Einsatz.
• Dieses Bauprinzip kommt aber auch gemäß der nicht vorveröffentlichten Anmeldung P 30 o3 681 bereits bei Heizungskesseln mit atmosphärischen Brennern zur Anwendung, wobei der topfförmige: Einsatz allerdings nicht die Funktion einer Brennkammer hat, sondern den inneren Freiraum im Rohrzug ausfüllt.
• Dabei bildet sich im Einsatz ein langsam abflieendes heißes Gaspolster während des Betriebes des Heizungskessels aus. Die Erfindung bezieht sich auf beide Kesselbauarten und Betriebsarten.
• Wie sich gezeigt hat, muß bei Heizungskesseln dieser Art der Widerstand in dem durch den Rippenbesatz gegliederten Heizgaszügen genau auf die Gasmenge und den Gasdurchfluß abgestimmt werden, was dazu führt, daß der Einströmquerschnitt zum ringförmigen Heizgaszug die maximale Kesselleistung wesentlich mitbestimmt.
• Der Bemessung der Rippenhöhe sind Grenzen gesetzt, d.h., mann kann nicht in der Regel über40 mm hinausgehen, da sonst die Rippen aufgrund ihrer Überhöhe zu heiß würden.
• Wasserseitig würde dadurch in diesem Bereich zu viel Wärme eingeleitet, was zu lokaler Überhitzung und Dampfbildung führen kann.
• Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, den Heizungskessel der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu verbessern, daß die hohe Wärmebelastung im Bereich des Zuströmquerschnittes zum Heizgaszug einerseits besser auf diesen verteilt und andererseits auch die Leistung des Heizungskeasels vergrößert werden kann.
• Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs genannten Art durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Ausführungs- und Weiterbildungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
• Dieser Lösung liegt folgende Überlegung zugrunde: Der hinter dem eigentlichen Zustrbmbereich liegende Heizgaszug kann an sich eine größere Gasmenge verkraften, weil ja dort der Abgasstrom durch die Abkühlung an Volumen verliert. Da der Einsatz zum Brenner hin bzw. nach unten offen ist, besteht also die Möglichkeit, den vom Brenner ausströmenden Gasstrom gewissermaßen aufzuteilen und den Heizgaszug nicht nur vom Zuströmquerschnitt aus zu belasten, sondern zusätzlich weiter hinten bzw. weiter oben aus dem Einsatzinnenraum heraus zu beschicken. Es liegt dabei auf der Hand, daß dadurch der kritische Bereich an den zuströmseitigen Enden des Rippenbesatzes entsprechend entlastet wird. Letztlich führt die erfindungagemäße Maßnahme aber auch insgesamt gesehen zu einer möglichen Höherbelastung und damit höheren Leistung des Heizungskessels, wobei nichts entgegensteht, den Heizgaszug zu verlängern, so daß ein solcher Heizungskessel, der für eine Leistung von bspw.
• ca 30 ooo kcal/h ausgelegt war, auf eine Leistung von 40 ooo kcal/h gebracht werden kann. Dies ist zwar durch die Verlängerung mit einer Kostenerhbhung von ca. 6 - 8% verbunden dieser steht aber dann eine um ca. 30% erhöhte Keaselleistung gegenüber, bei gleich guten Werten für den CO- und CO2- Gehalt der Abgase und der Abgastemperatur, wobei aber wesentliche Voraussetzung in Rücksicht auf die vertretbare Rippenhöhenbemessung ist, daß die Heizgase nicht nur von unten bzw. von vorn in den Heizgaszug einströmen, sondern auch aus dem Inneren des Einsatzes heraus, d.h., es erfolgt gewissermaßen eine abgestufte Beschickung des Heizgaszuges, wobei aber die Belastung des sonst kritischen Zuströmquerschnittes bzw. der dort angeordneten Rippen in vertretbaren Grenzen bleibt und die zulässige Rippenhöhe trotz größeren Durchsatzvolumens beibehalten werden kann.
• Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Es zeigen schematisch Fig. 1 im Schnitt einen Heizungskessel in horizontaler Anordnung für Gebläsebrenner; Fig. 2 im Schnitt einen Heizungskessel in vertikaler Anordnung für atmosphärische Gasbrenner; Fig. 3 einen Querschnitt durch den Heizungakessel nach Fig. 1,2; Fig. 4 einen Schnitt durch einen Einsatz und Fig. 5 im Schnitt einen Wandungsabschnitt eines Einsatzes in besonderer Ausführungsform.
• Wie aus Fig. 1 - 3 erkennbar, haben beide Kesseltypen insbesondere im Mittelteil das gleiche Bauprinzip, d.h., innerhalb des Freiraumes zwischen den Enden der radial stehenden Rippen lo, die an der Innenwand des Rohrzuges 11 in geeigneter Weise angeordnet sind, ist der Einsatz 3 angeordnet, der den im Gesamtquerschnitt ringförmigen Heizgaszug 4 nach innen begrenzt.
• Im Fall der Fig. 1 dient der Einsatz 3 als Umkehrbrennkammer, in den der Gebläsebrenner 12 hineinbrennt, wobei nach Umlenkung die Heizgase in einer wandnahen Strömung 9 um den Bffnungsrand 1 des Einsatzes 3 herum in den Heizgaszug gelangen und dann den Heizungskessel durch den Abzug 13 verlassen. Das Ganze ist mit einem wasserführenden Gehäuse 14 umgeben.
• Im Fall der Fig. 2 steht der Heizungskessel vertikal, wobei der Einsatz 3 jedoch nur als nach unten offenes Füllstück für den Freiraum zwischen den radialen Rippen lo dient.
• Der atmosphärische Brenner 12' brennt nach oben, wobei sich im Inneren 8 des Einsatzes ein Gaspolster bildet.
• Die Heizgase strömen nach entsprechender Abkühlung durch den Abzug 13' ab.
• In der brennerseitigen Hälfte 2 des Einsatzes 3 sind nun in Distanz hinter dem Öffnungsrand 1 Öffnungen 5 in der Wandung 3' des Einsatzes 3 vorgesehen, wodurch ein Teil der Gasströmung, wie durch die Strömungspfeile erkennbar, nicht mehr den Öffnungsrand 1 passieren muß und dabei die dort befindlichen Rippenenden lo' nicht mehr belastet, sondern in Strömungsrichtung hinter dem Öffnungsrand 1 in den Heizgaszug 4 gelangt.
• Dies gilt für beide Fälle mit dem Unterschied, daß bei Fig. 1 nur die wandnahe Rückströmung 9 erfaßt wird, während im Fall der Fig. 2 ein direkt vom Brenner 12' aufsteigender Teil 9' der Heizgase erfaßt wird.
• Beim vertikal angeordneten Heizungskessel nach Fig. 2 sind die Öffnungen 5 vorteilhaft und, wie erkennbar, in gleicher Niveauhöhe gleichrnt(-big auf den Umfang verteilt.
• Dies kann auch beim Heizungskessel nach Fig. 1 der Fall sein, bevorzugt und vorteilhaft werden hierbei die Öffnungen 5, die übrigens nicht kreisförmig sein müssen, sondern gemäß Fig. 4 auch schlitzförmig sein können, jedoch vorzugsweise nur oder in größerer An:-stahl gegenüber im oberen Bereich in der unteren Hälfte 6 des Einsatzes 3 angeordnet, wodurch vorteilhaft die in der Regel im unteren Bereich etwas weniger belasteten Heizgaszüge zwischen den Rippen zudem besser ausgelastet werden.
• Die Anordnung der Öffnungen 5 kann so erfolgen, daß entweder jedem Einzelzug eine Öffnung zugeordnet ist oder daß mit einer Öffnung jeweils zwei benachbarte Einzelzüge erfolgen, oder daß nur jedem zweiten Zug eine Öffnung zugeordnet ist. Es wäre aber auch möglich, eine Öffnung als rundumlaufenden Schlitz auszubilden mit entsprechender Einzelstegverbindung der dann vorliegenden beiden Einsatzteile.
• Wie aus Fig. 5 erkennbar, können die Öffnungen 5 auch durch Teilanschnitt der Wand 3' des Einsatzes 3 und Ausbiegen des Wandmaterials in Form von gegen die Strömung schräg angestellten Fahnen 7 gebildet werden. Eine solche Fahnenausbildung wäre natürlich auch möglich (bei einfach ausgestanzten Öffnungen 5), indem man einen entsprechend ausgeformten Blechring im Einsatz 3 hinter den Öffnungen 5 anordnet. Selbstverständlich steht nichts entgegen, bezüglich der Fahnen 7 erfoderlichenfalls entsprechende Maßnahmen zu treffen, um sie besonders feuerfest zu machen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Heizungskessel, bestehend aus einem das Heizmedium führenden Gehäuse, in dem ein die Flamm- und Heizgase führender Rohrzug und in diesem ein offen gegen den Brenner gerichteter topfförmiger Einsatz angeordnet ist, der im Rohrzug einen im Querschnitt ringförmigen, durch radiale Rippen gegliederten Heizgaszug begrenzt, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß in Abströmrichtung mit Abstand hinter dem brennerseitigen Öffnungsrand (1) und im Bereich der brennerseitigen Hälfte (2) des topfförmigen Einsatzes (3) mindestens eine in den Heizgaszug (4) führende Öffnung (5) angeordnet ist.
2. 2. Heizungskessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei horizontaler Anordnung des Einsatzes (3) die mindestens eine Öffnung (5) in der unteren Hälfte (6) der Wandung (3') des topfförmigen Einsatzes (3) angeordnet ist.
3. (Fig. 1) 3. Heizungskessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei vertikaler, offen nach unten gerichteter Anordnung des Einsatzes (3) mehrere Öffnungen (5) gleichmäßig auf den Einsatzumfang verteilt angeordnet sind.
4. 4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wandmaterial des Einsatzes (3) im Bereich der vorzusehenden Öffnungen (5) als Fahnen (7) in das Innere (8) des Einsatzes (3) eingebogen ausgebildet ist.
5. 5. Heizungskessel nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei horizontaler Anordnung des Einsatzes (3) die Uffnungsfahnen (7) gegen die wandnahe Strömung (9) schräg angestellt angeordnet sind.
6. 6. Heizungskessel nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei vertikaler, offen nach unten gerichteter Anordnung des Einsatzes (3) die Öffnungsfahnen (7) gegen die nach oben gerichtete Strömung (9) schräg angestellt angeordnet sind.
7. 7. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnen(7) teuerfest ausgebildet sind.