DE4435745C1 - Gasheizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasheizkessel, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse mit oberem Vor- und unterem Rücklaufanschluß und mit im Gehäuseoberteil angeordneter, mit Flächenbrenner bestückter Brennkammer, von deren Um­ fangswand aus zueinander im wesentlichen parallel und vertikal angeordnete Heizgaszugtaschen zu einer unten am Gehäuse angeordneten Abgassammelkammer mit Abgasabzugsan­ schluß führen.

Gasheizkessel der genannten Art sind bspw. nach der DE 43 01 804 C1 bekannt, deren topfartige Brennkammern, die mit ihrer Achse horizontal orientiert sind, mit halbkugelför­ migen Gasflächenbrennern bestückt werden, führen zu einer äußerst kompakten Bauweise des ganzen Brennkammerberei­ ches und insofern auch des gesamten Gasheizkessels, was jedoch mit einer hohen Wärmebelastung der Brennkammer­ wände verbunden ist, und zwar insbesondere im Bereich der Anschlüsse der nach unten abgehenden Heizgaszugtaschen, deren Anschlußöffnungsquerschnitte, die in diesem Bereich kühlbare Fläche der Brennkammerumfangswand entsprechend reduzieren. Durch diese Reduzierung der kühlbaren Brenn­ kammerfläche gleichzeitig in Verbindung mit einer hohen Wärmebelastung und trotz der in der Regel in diesem Be­ reich zylindrischen Umfangswand der Brennkammer, die an sich ein Abfließen und Auflösen von Siedeblasen erwarten läßt, hat sich gezeigt, daß Siedegeräusche an derartigen Gasheizkesseln, die ansonsten an Leistung und kompakter Bauweise nichts zu wünschen übrig lassen, aufgrund der hohen Wärmebelastung nicht zu vermeiden sind.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Gas­ heizkessel der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß die mit hoher Dichte im Anschlußbereich der Heizgaszugtaschen an die Brennkam­ merumfangswand übertragene Wärme auf der Wasserseite ab­ geführt wird und Siedegeräusche unterbunden werden.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasheizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß min­ destens im oberen Bereich der Heizgaszugtaschen und in Distanz zur Umfangswand der Brennkammer zwischen den Heizgaszugtaschen das zwischen diesen aufströmende Wärme­ trägermedium bündelnde und gegen einen Teilbereich der Umfangswand richtende Strömungsführungen angeordnet sind.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird das in das Ge­ häuse des Gasheizkessels unten eingeführte Rücklaufwasser nicht einfach sich selbst überlassen, um nach oben, die Heizgaszugtaschen und die Brennkammer umspülend, zum Heizkesselvorlauf zu strömen, sondern es erfolgt gezielt und unter Beschleunigung eines zentralen Kernes des aufströmenden Wärmeträgermediums eine Beaufschlagung der hochbelasteten Umfangswandteile der Brennkammer zwischen den Heizgaszugtaschen, an welchen Wandteilen entlang und entsprechend beschleunigt das Wärmeträgermedium, diese Wandteile entsprechend intensiv kühlend, nach oben um die Brennkammer herum zum Vorlaufanschluß abströmt.

Eine Intensivierung der Kühlung hochbeaufschlagter Brennkammer­ flächen mit davon abgehenden Heizgaszugtaschen ist zwar nach der DE 93 18 680 U1 bekannt, hierbei handelt es sich jedoch um einen Gasheizkessel von insofern anderer Art, als es sich bei diesem Gasheizkessel um einen solchen handelt, bei dem Brennkammer und Heizgaszugtaschen im we­ sentlichen horizontal hintereinander angeordnet sind, d. h., die Heizgaszugtaschen gehen vom Brennkammerboden aus, bzw. die Zwischenbereiche zwischen den Taschenöff­ nungen bilden den Brennkammerboden. Die Intensivierung der Kühlung dieses Bereiches erfolgt hierbei durch Di­ rektanordnung des Rücklaufs in Form eines Rohres oder ei­ ner Art Düse unter diesem Bereich, der im übrigen inso­ fern nicht so kritisch anzusehen ist, da hierbei, im Ge­ gensatz zum vorliegenden Kessel, die hoch beaufschlagten Wandteile im wesentlichen vertikal orientiert sind.

Für den vorliegenden Gasheizkessel wäre eine Intensivie­ rung der Wärmeabfuhr durch solche Ausbildungen und Anord­ nungen denkbar ungeeignet, da der untere Bereich der Brennkammerumfangswand der kritische ist, sich die Heiz­ gaszugtaschen nach unten anschließen und Zusatzmaßnahmen getroffen werden müßten, um auch dem unteren Bereich der Heizgaszugtaschen Rücklaufwasser zuführen zu können.

Die bekannte Direktanordnung des Rücklaufs in Form eines gelochten Rohres, dessen Öffnungen in die Taschenzwi­ schenräume gerichtet sind, kann nach Maßgabe des Anspru­ ches 2 aber vorteilhaft auch für den vorliegenden Fall nutzbar gemacht werden, allerdings mit dem Unterschied, daß hierbei die Einleitung des Rücklaufwassers auf diese Weise einer besseren Verteilung in die Zwischenräume dient.

Um die Bündelung des aufströmenden Wasserkernes nicht nur den im wesentlichen kurz unterhalb der Brennkammerum­ schließungswand angeordneten und diesen Kern beschleuni­ genden Strömungsführungen zu überlassen und den Rücklauf insoweit funktionell vorteilhaft in diese Kernströmung mit einzubeziehen, werden die Ausführungsformen nach Maß­ gabe der Ansprüche 4 und 5 bevorzugt.

Der erfindungsgemäße Gasheizkessel, weitere Ausführungs­ formen und vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten bzgl. der Strömungsführungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen nä­ her erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 den Gasheizkessel in Vorderansicht;

Fig. 2 den Gasheizkessel gemäß Fig. 1 in Seitenan­ sicht;

Fig. 3 den Gasheizkessel gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 4, 5 in Vorderansicht zwei weitere Ausführungsformen des Gasheizkessels;

Fig. 6-11 verschiedene Ausführungsformen von Strömungs­ führungen im Schnitt und in Anordnung zwischen den Taschen und

Fig. 12 perspektivisch eine der Strömungsführungen in besonderer Ausführungsform.

Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht der Gasheizkes­ sel aus einem wasserführenden Gehäuse 1 mit oberem Vor- und unterem Rücklaufanschluß 2, 3 und mit im Gehäuseober­ teil 1 angeordneter, mit Flächenbrenner 4 bestückter Brennkammer 5, von deren Umfangswand 6 aus zueinander im wesentlichen parallel und vertikal angeordnete Heizgas­ zugtaschen 7 zu einer unten am Gehäuse 1 angeordneten Ab­ gassammelkammer 8 mit Abgasabzugsanschluß 9 führen.

Für einen solchen Gasheizkessel ist nun wesentlich, daß mindestens im oberen Bereich der Heizgaszugtaschen 7 und in Distanz zur Umfangswand 6 der Brennkammer 5 zwischen den Heizgaszugtaschen 7 das zwischen diesen aufströmende Wärmeträgermedium bündelnde und gegen einen Teilbereich der Umfangswand 6 richtende Strömungsführungen 10 ange­ ordnet sind.

Dargestellt ist in Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform, bei der die trichterförmig angeordneten Strömungsführun­ gen 10 als Teile oder Anschlußteile von die beiden offe­ nen Seiten S des Taschenpaketes P verblendenden Wänden 14 ausgebildet sind, wobei der eine Teil der Wände 14 als Strömungsfang 13′ über dem Rücklaufanschluß 3 angeordnet ist. Die dadurch gebündelte, gezielt zu den Ausströmöff­ nungen A geführte, dort beschleunigte und gegen den mittigen Bereich der Brennkammerumfangswand 6 gerichtete Strömung des Wärmeträgermediums ist mit Pfeilen angedeu­ tet, die auch verdeutlichen, daß der ganze hochbelastete untere Bereich der Umfangswand 6 von der Mitte aus nach beiden Seiten intensiv bespült und damit gekühlt wird, was in diesem Maße nicht gewährleistet wäre, wenn das ge­ samte, durch den Rücklaufanschluß 3 zuströmende Rücklauf­ wasser, wie bisher üblich, sich selbst überlassen bliebe und über den ganzen Querschnitt des wasserführenden Ge­ häuses 1 nach oben strömen könnte, das in den Fig. 1 bis 3 nur gestrichelt angedeutet ist.

Die Größe der Ausströmöffnungen A , die Neigung der Strömungsführungen 10 und die Distanz der Ausströmöffnun­ gen A zur Umfangswand 6 können je nach den speziellen Bedingungen am jeweiligen Gasheizkessel, insbesondere mit Rücksicht auf erwartbare maximale Wärmebelastungen vari­ ieren.

Die beschleunigende und gezielte Heranführung eines Tei­ les des zugeführten Rücklaufes kann auch auf andere Weise erreicht werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Strömungsführungen 10 in Form von einem in bezug auf die Breite B der Heizgaszugtaschen 7 schmaleren Aufström­ schacht 12 begrenzenden Wände 13 zwischen den Heizgaszug­ taschen 7 angeordnet, wobei der eine Teil der Wände 13 als Strömungsfang 13′ über dem Rücklaufanschluß 3 ange­ ordnet ist, und bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind von den die Strömungsführungen 10 bildenden Wänden W die rücklaufseitigen Wände 10′ in die Taschenzwischenräume 7′, wie dargestellt, abgewinkelt und begrenzen mit den anderen Wänden 10′′ auf der rücklauffernen Seite die ge­ gen die Umfangswand 6 der Brennkammer 5 gerichteten Aus­ strömöffnungen A, d. h., hierbei erfolgt eine Anströmung der Umfangswandteile von der Seite her. Auch bei diesen Ausführungsformen sind die sich einstellenden Strömungen mit Pfeilen angedeutet.

Wie bereits erwähnt, ist vorteilhaft die Anordnung des Rücklaufanschlusses 3 am Gehäuse 1 bzw. dessen Zuordnung zu den Strömungsführungen 10 bzw. zu den diese nach unten verlängernden Wänden W bzw. 14 so getroffen, daß der we­ sentliche Teil des Rücklaufes direkt zu den Strömungsfüh­ rungen 10 gelangt.

Um auch vom Rücklauf her schon eine weitgehend gleichmä­ ßige Zuführung des relativ kalten Rücklaufwassers in die Taschenzwischenräume 7′ zu erreichen, kann in bekannter Weise im inneren des Gehäuses 1 der Rücklaufanschluß 3 durch ein Rohr 3′ verlängert sein, das mit in die Ta­ schenzwischenräume 7′ gerichteten Ausströmöffnungen 11 versehen ist (siehe auch Fig. 3).

Für die Gestaltung der Strömungsführungen 10 bzw. der Wände W bzw. 14 sind verschiedene Ausführungsformen mög­ lich, die im einzelnen in den Fig. 6 bis 11 dargestellt sind. Hiernach sind gemäß Fig. 6, aber auch Fig. 10, die Strömungsführungen 10 in Form von auf der einen und/oder anderen Seitenflanke F der Heizgaszugtaschen 7 angeordne­ ten Blechstreifen 15 ausgebildet. Die Blechstreifen 15 sind an den Flanken F der Heizgaszugtaschen angeheftet, angelötet oder angeschweißt. Gemäß Fig. 10 erfolgt dies auf beiden benachbarten Flanken zweier Heizgaszugtaschen, und zwar etwas versetzt zueinander, so daß eine Art Laby­ rinth als Strömungsführung 10 entsteht.

Gemäß Fig. 7 kann auch auf einen Blechstreifen 15 ein Dichtungsprofil 15′ aufgesetzt werden, oder es kann als Strömungsführung 10 auch nur ein Profil 16 (nur schema­ tisch angedeutet) aus Kunststoff zwischen zwei Taschen vorgesehen werden, das mit geeigneten Mitteln in Position gehalten wird. (Fig. 8).

Wie in Fig. 9 dargestellt, ist es aber auch möglich, die Strömungsführungen 10 in Form von in sich federnden Blechprofilen 17 auszubilden und diese mit ihren Rändern R in Führungsprägungen 18 der Seitenflanken F der Heiz­ gaszugtaschen 7 einzusetzen. Wie aus Fig. 9 erkennbar und ohne weiteres vorstellbar, entsteht dadurch ein regel­ rechter Führungskanal in jedem der Taschenzwischenräume.

Da die Flankenwände der Heizgaszugtaschen 7 sowieso aus Gründen der Strömungsführung auf der Gasseite und aus Stabilitätsgründen, wie bspw. dargestellt, geprägt wer­ den, ist es vorteilhaft auch möglich, die Strömungsfüh­ rungen 10 in Form von in die Zwischenräume 7′ der Heiz­ gaszugtaschen 7 weisenden Stegausprägungen 19 auszubil­ den, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.

Fig. 12 verdeutlicht schließlich eine Ausführungsform der Strömungsführung in Form eines Blechkammes, dessen "Zinken" 20 in die Taschenzwischenräume 7′ eingreifen, wobei dieser Kamm bzw. die beiden Kämme jeweils an die zugehörige Wand 14 bspw. angepunktet ist oder mit dieser einen Teil bildet.

Für die Strömungsführungen 10 werden solche bevorzugt, die in sich elastisch sind bzw. mindestens einen elasti­ schen Kontakt zur jeweils benachbarten Taschenwand haben (siehe bspw. Fig. 7, 9), da damit erwartbaren Bewegungen der Taschenwandungen bei wechselnden Temperaturen am be­ sten Rechnung zu tragen ist.

Claims (10)

1. Gasheizkessel, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse (1) mit oberem Vor- und unterem Rücklaufan­ schluß (2, 3) und mit im Gehäuseoberteil (1′) ange­ ordneter, mit Flächenbrenner (4) bestückter Brenn­ kammer (5), von deren Umfangswand (6) aus zueinander im wesentlichen parallel und vertikal angeordnete Heizgaszugtaschen (7) zu einer unten am Gehäuse (1) angeordneten Abgassammelkammer (8) mit Abgasabzugsan­ schluß (9) führen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im oberen Bereich der Heizgaszugta­ schen (7) und in Distanz zur Umfangswand (6) der Brennkammer (5) zwischen den Heizgaszugtaschen (7) das zwischen diesen aufströmende Wärmeträgermedium bündelnde und gegen einen Teilbereich der Umfangs­ wand (6) richtende Strömungsführungen (10) angeord­ net sind.

2. Gasheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufanschluß (3) in Form eines seitlich neben dem Taschenpaket (P) in das Gehäuse (1) einra­ genden Rohres (3′) ausgebildet und dieses mit in die Taschenzwischenräume (7′) gerichteten Ausströmöff­ nungen (11) versehen ist.

3. Gasheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) trichterförmig ange­ ordnet sind und gegen den mittigen Bereich der Umfangs­ wand (6) gerichtete Ausströmöffnungen (A) begrenzen.

4. Gasheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) in Form von einem in bezug auf die Breite (B) der Heizgaszugtaschen (7) schmaleren Aufströmschacht (12) begrenzenden Wänden (13) zwischen den Heizgaszugtaschen (7) angeordnet sind, wobei der eine Teil der Wände (13) als Strö­ mungsumfang (13′) über dem Rücklaufanschluß (3) an­ geordnet ist.

5. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmig angeordneten Strömungsführun­ gen (10) als Teile oder Anschlußteile von die beiden offenen Seiten (S) des Taschenpaketes (P) verblen­ denden Wänden (14) ausgebildet sind, wobei der eine Teil der Wände (14) als Strömungsfang (13′) über dem Rücklaufanschlag (3) angeordnet ist.

6. Gasheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den die Strömungsführungen (10) bildenden Wänden (W) die rücklaufseitigen Wände (10′) in die Taschenzwischenräume (7′) abgewinkelt sind und mit den anderen Wänden (10′′) auf der rücklaufabgewandten Seite gegen die Umfangswand (6) der Brennkammer (5) gerichtete Ausströmöffnungen (A) begrenzen.

7. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) in Form von auf der einen und/oder anderen Seitenflanke (F) der Heizgas­ zugtaschen (7) angeordneten Blechstreifen (15) aus­ gebildet sind.

8. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) in Form von zwischen den Heizgaszugtaschen (7) angeordneten Profilen (16) aus wasser- und wärmebeständigem Kunststoff gebildet sind.

9. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) in Form von in sich federnden Blechprofilen (17) ausgebildet und diese mit ihren Rändern (R) in Führungsprägungen (18) der Seitenflanken (F) der Heizgaszugtaschen (7) geführt sind.

10. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (10) in Form von in die Zwischenräume (7′) der Heizgaszugtaschen (7) weisen­ den Stegausprägungen (19) ausgebildet sind.