DE8132929U1

DE8132929U1 - HEATING BOILER

Info

Publication number: DE8132929U1
Application number: DE19818132929
Authority: DE
Original assignee: Lafarge Refractaires SA
Current assignee: Calderys France SAS
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1982-08-12

Description

Heating boiler

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel, mit einem Brenner und mit einer innerhalb des Heizungskessels angeordneten heißen Brennkammer, die sich unter Bildung, eines Ringraumes zwischen Kesselwandung und Brennkammer an der Innenseite der Kesselwandung abstützt und zu diesem Zweck mit nach außen hervorstehenden Abstandselementen versehen ist.The invention relates to a heating boiler, with a burner and with a hot combustion chamber arranged inside the heating boiler, which is located forming an annular space between the boiler wall and the combustion chamber on the inside of the boiler wall and is provided for this purpose with outwardly protruding spacer elements.

Es ist bekannt, die Brennkammer eines derartigen Heizungskessels aus hochtemperaturbeanspruchbareni metallischem Material herzustellen. In dem im allgemeinen zylinderförmigen Brennkammermantel sind nach außen hervorstehende Noppen eingeprägt, die als Abstandselemente dienen.It is known that the combustion chamber of such a heating boiler made of hoch Temperaturbeanspruchbareni metallic material. In the generally cylindrical combustion chamber jacket are embossed knobs protruding outwards, which serve as spacer elements.

Die Brennkammer eines derartigen Heizungskessels ist aufgrund ihres Abstandes von der Kesselwandung auch von außen im wesentlichen ungekühlt, so daß sie entsprechend hohe Temperaturen annehmen und
beibehalten kann. Bei der Verbrennung verbleiben regelmäßig unverbrannte Rückstände des jeweils
verbrannten Energieträgers. Wenn diese Rückstände auf einer Wandung sublimieren können, die eine
wesentlich geringere Temperatur hat als die· im
eigentlichen Verbrennungsraum herrschende Temperatur,The combustion chamber of such a heating boiler is also essentially uncooled from the outside due to its distance from the boiler wall, so that they assume correspondingly high temperatures and
can maintain. When incinerated, there are usually unburned residues of each
burned fuel. If these residues can sublimate on a wall, the one
has a significantly lower temperature than the · im
actual combustion chamber temperature,

so würde die entsprechende Wandung verhältnismäßig schnell mit einer Schicht unverbrannter Rückstände bedeckt sein, was nachteilig ist. Die heiße Brennkammer jedoch verhindert aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen Eigentemperatur eine derartige Sublima-, tion der Rückstände, die somit im Verlaufe des weiteren Verbrennungsvorganges nachverbrennen können.so the corresponding wall would relatively quickly become covered with a layer of unburned residue be covered, which is disadvantageous. The hot combustion chamber, however, prevents due to their relative high intrinsic temperature such a sublimation of the residues, which thus in the course of the further Can burn after the combustion process.

Es kommt aber nicht nur auf eine möglichst gute Nachverbrennung und damit einen mögliehst günstigen Wirkungsgrad bei der eigentlichen Verbrennung, sondern auch darauf an, daß die erhitzten Rauchgase bei ihrem Entlangströmen an der Kesselwandung möglichst stark verwirbelt werden. Je intensiver die Verwirbelung ist, desto besser ist der Wärmeübergang auf die Kesselwandung und den an der Außenseite desselben befindlichen Energieträger.However, it is not just about the best possible afterburning and thus the cheapest possible Efficiency in the actual combustion, but also depends on the fact that the heated flue gases be swirled as much as possible as they flow along the boiler wall. The more intense the Turbulence, the better the heat transfer to the boiler wall and to the outside the same energy source.

Bei einem Heizungskessel der eingangs genannten Art besteht der Nachteil, daß die zwischen der Brennkammer und der Kesselwandung entlangströmenden Rauchgase noch verhältnismäßig wenig verwirbelt werden, so daß der Wärmeübergang entsprechend ungünstig ist. Auch gibt die metallische Wandung der Brennkammer aufgrund der verhältnismäßig guten Wärmeleitung von Metall zumindest in geringem Maße auch noch Wärme nach außen ab, das heißt in dem zwischen der Brennkammer und der Kesselwandung befindlichen Ringraum. Hierdurch entsteht eine Absenkung der Temperatur der Brennkammern. Auch wenn diese Absenkung nur verhältnismäßig gering ist, kann die notwendige Nachverbrennung von Rückständen innerhalb der Brennkammer hierdurch nachteilig beeinflußt werden.In a heating boiler of the type mentioned there is the disadvantage that the between the combustion chamber and the flue gases flowing along the boiler wall are still relatively little swirled, so that the heat transfer is correspondingly unfavorable. The metallic wall also gives the combustion chamber due to the relatively good thermal conductivity of metal, at least a small amount of heat is also added to the outside, i.e. in the annular space located between the combustion chamber and the boiler wall. This results in a lowering of the temperature of the combustion chambers. Even if this reduction is only proportionate is low, the necessary post-combustion of residues within the combustion chamber can occur thereby adversely affected.

Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Heizungskessel der eingangs genannten Art Voraussetzungen für eine günstigere Wärmegewinnung zu schaffen, und zwar sowohl in Bezug auf den Wärmeübergang in Richtung auf die Kesselwandung als auch in Bezug auf die Nachverbrennungsvorgänge innerhalb der Brennkammer.It was therefore the object of the present invention, in a heating boiler of the type mentioned at the outset Art to create conditions for cheaper heat generation, both in terms of the heat transfer in the direction of the boiler wall as well as in relation to the post-combustion processes inside the combustion chamber.

Beides läßt sich erfindungsgemäß gleichzeitig erreichen, wenn die Brennkammer aufgerauhte Oberflächen hat und wenn die Brennkammer ein aus keramischem Material mit mindestens 50 % Faseranteil bestehendes, selbsttragendes Formteil ist.According to the invention, both can be achieved at the same time if the combustion chamber has roughened surfaces and if the combustion chamber is made of a ceramic material with at least 50% fiber content, is a self-supporting molding.

An der Außenseite der Brennkammer bewirken die aufgerauhten Oberflächen, daß die vorbeiströmenden Rauchgase intensiver verwirbelt und der Wärmeübergang in Richtung auf die Kesselwandung entsprechend verbessert werden. Die Verwirbelung ist wesentlich intensiver als diejenige, die beim Vorbeiströmen der Rauchgase an einer metallisch glatten Wandung entsteht. Allein durch die Herstellung der Brennkammer aus dem Fasermaterial erhält die Oberfläche eine wesentlich rauhere Struktur als die Wandung einer metallischen Brennkammer.On the outside of the combustion chamber, the roughened surfaces cause the smoke gases to flow past swirled more intensely and the heat transfer in the direction of the boiler wall improved accordingly will. The turbulence is much more intense than that which occurs when the flue gases flow past a metallically smooth wall is created. Simply by manufacturing the combustion chamber from the fiber material the surface gets a much rougher structure than the wall of a metal combustion chamber.

Entsprechendes gilt auch für die Innenseite der Brennkammer. Dort hat die durch das Fasermaterial bedingte rauhere Struktur die vorteilhafte Wirkung, daß die von der Flamme ausgehende Wärmestrahlung in wesentlich intensiverer Verteilung reflektiert wird und somit die Nachverbrennung entsprechend gefördert werden kann.The same applies to the inside of the combustion chamber. There it has due to the fiber material rougher structure has the beneficial effect that the heat radiation emanating from the flame in substantially more intensive distribution is reflected and thus the post-combustion can be promoted accordingly.

Es kommt als nächster Vorteil die Tatsache hinzu, daß das Fasermaterial aufgrund seiner gegenüber MetallThe next advantage is the fact that the fiber material due to its compared to metal

wesentlich geringeren Wärmeleitfähigkeit an der Innenseite der Brennkammer eine höhere Temperatur erreichen kann als diejenige, die sich bei einer metallischen Brennkammerwand einstellen würde. In diesem Zusammenhang ergibt sich ferner eine leichtere und schnellere Aufheizbarkeit der Brennkammer. significantly lower thermal conductivity on the inside of the combustion chamber a higher temperature than that which would occur with a metallic combustion chamber wall. In This connection also results in easier and faster heating of the combustion chamber.

Weitere durch die Erfindung erzielbare Vorteile ergeben sich im Rahmen der Herstellung, denn die aus Fasermaterial hergestellte Brennkammer ist wesentlich leichter als eine metallische Brennkammer. Ferner ist die Herstellung auch billiger. Darüberhinaus ist es auch günstig, daß sich die Abstandshalter bei der Herstellung anformen lassen, ohne daS hierzu ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist.Further advantages that can be achieved by the invention arise in the course of production, because the Combustion chamber made of fiber material is considerably lighter than a metal combustion chamber. It is also cheaper to manufacture. In addition, it is also advantageous that the spacers Have it molded during production without the need for an additional work step is.

Aufgrund des bei der Herstellung von derartigen Formteilen im allgemeinen angewendeten Herstellungsverfahrens ist es denkbar, daS das die Brennkammer bildende Formteil an ihrer dem Formkern zugewandten Seite eine nicht ganz so stark aufgerauhte Oberfläche hat wie auf der jeweils anderen Seite. Um aber auch auf der erstgenannten Seite eine möglichst starke Aufrauhung der Oberfläche zu erhalten, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß das Formteil zusätzlich mit einer Beschichtung aus diesem Fasermaterial versehen ist. Da das Formteil in sich selbsttragend ist, genügt das Aufbringen einer verhältnismäßig dünnen Beschichtung.Due to the manufacturing process generally used in the manufacture of such molded parts it is conceivable that the molded part forming the combustion chamber faces the mold core on its part Side has a not quite as roughened surface as on the other side. But also to Obtaining as strong a roughening of the surface as possible on the first-mentioned side is part of the invention It is also proposed that the molded part be additionally coated with this fiber material is provided. Since the molded part is self-supporting, it is relatively sufficient to apply one thin coating.

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das die Brennkammer bildende Formteil zumindest an der Innenseite mit Rillen versehen oder wellenförmig ausgebildet ist. Hierdurch erhält die Innenseite der Brenn- Furthermore, it is proposed according to the invention that the molding forming the combustion chamber at least at the The inside is grooved or designed in a wave-like manner. This gives the inside of the burner

kammer eine noch stärker strukturierte Form, so daß die Reflektion der Wärmestrahlung einem noch größeren Bereich intensiviert wird. Zwar braucht die Oberfläche an der Außenseite der Brennkammer diese Wellen- oder Rillenform nicht unbedingt ebenfalls aufzuweisen; im allgemeinen wird sich diese Form jedoch bei der Herstellung zumindest in geringem Maße auch auf die Außenseite übertragen, zumal wenn man bestrebt ist, die Wandungsstärke der Brennkammer weitgehend gleich zu halten. Eine entsprechende Strukturierung der Außenseite wiederum verbessert die dort gewünschte Verwirbelung der Rauchgasströmung.Chamber an even more structured shape, so that the reflection of the thermal radiation is still larger area is intensified. It is true that the surface needs to be on the outside of the combustion chamber not necessarily also to have this wave or groove shape; generally will turn out to be However, this shape is also transferred to the outside at least to a small extent during production, especially if one strives to keep the wall thickness of the combustion chamber largely the same. A corresponding structuring of the outside in turn improves the turbulence desired there the flue gas flow.

Zwar ist es denkbar, die genannten Rillen oder Wellen in Umfangsrichtung oder auch schraubenlinienförmig verlaufen zu lassen. Für die Herstellung dürfte es im allgemeinen vorteilhafter sein, wenn sich die Rillen oder Wellen in Längsrichtung des Formteils erstrecken.It is conceivable to use the above-mentioned grooves or waves in the circumferential direction or also in the shape of a helix to let go. For production, it should generally be more advantageous if the Grooves or waves extend in the longitudinal direction of the molded part.

Das Formteil kann erfindungsgemäß ferner bei der Herstellung angeformte Rippen aufweisen, die als Abstandselemente ausgebildet sind. Auch diese Rippen werden sich zweckmäßig in Längsrichtung des Formteils erstrecken. Wenn die Wandstärke des Formteils im Bereich der Rippen zumindest angenähert gleich der Wandstärke des übrigen Formteils ist, ergibt sich gleichzeitig an der Innenseite ein wellenförmiger Verlauf der Brennkammerwandung, wie er unabhängig von dieser Ausbildung der Abstandselemente auch in anderen Bereichen der Brennkammerwandung vorgesehen sein kann.According to the invention, the molded part can also have ribs formed on it during manufacture, which are used as Spacer elements are formed. These ribs are also expediently located in the longitudinal direction of the molded part extend. If the wall thickness of the molded part in the area of the ribs is at least approximately equal to The wall thickness of the rest of the molded part is, at the same time, an undulating one on the inside Course of the combustion chamber wall, as it is independent of this training of the spacer elements in other areas of the combustion chamber wall can be provided.

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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Hn einzelnen zeigen:Some exemplary embodiments of the Invention described in more detail with reference to a drawing. Hn individual show:

Figur 1 und 2 jeweils als Quer- und Längsschnitt eine erste Ausführungsfonn; Figures 1 and 2 each as a cross and longitudinal section, a first embodiment;

Figur 3 und 4 jeweils als Quer- und Längsschnitt eine abgewandelte Ausf ührungs f onti;Figure 3 and 4 each as a transverse and longitudinal section of a modified version leadership f onti;

Figur 5 und 6 jeweils als Quer- und Längsschnitt eine nächste Ausführungsform. Figure 5 and 6 each as a cross and longitudinal section, a next embodiment.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 4 betreffen jeweils einen Heizungskessel mit einer Durchgangsbrennkammer, während die Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 eine Umkehrbrennkammer betrifft. Die Wandung des hier nur schematisch angedeuteten Kessels ist mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.The embodiments according to Figures 1 to 4 each relate to a heating boiler with a through combustion chamber, while the embodiment according to Figures 5 and 6 relates to a reverse combustion chamber. The wall of the The boiler, which is only indicated schematically here, is denoted by the reference number 10.

Die in den drei Ausführungsbeispielen dargestellten Brennkammern 11, 12 und 13 bestehen jeweils aus einem keramischen Material, das einen Anteil von mindestens 50 % an keramischen Fasern enthält. Hinzu kommen jeweils Bindemittel und gegebenenfalls geeignete Zusätze. Die Brennkammern 11, 12 und 13 sind jeweils Formteile, die selbsttragend sind und eine entsprechende Festigkeit haben. Der Querschnitt ist zumindest angenähert kreisförmig, während der Durchmesser so gewählt ist, daß zwischen der Außenseite der Brennkammern 11 bis 13 einerseits und der Kesselwandung 10 andererseits ein Ringraum 14 verbleibt.The combustion chambers 11, 12 and 13 shown in the three exemplary embodiments each consist of one ceramic material that contains at least 50% ceramic fibers. There are also each Binders and, if necessary, suitable additives. The combustion chambers 11, 12 and 13 are each molded parts, which are self-supporting and have a corresponding strength. The cross-section is at least approximate circular, while the diameter is chosen so that between the outside of the combustion chambers 11 to 13 on the one hand and the boiler wall 10 on the other hand an annular space 14 remains.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 hat die Brennkammer 11 drei jeweils in einem Winkelabstand von 120° angeordnete Rippen 15, die im Querschnitt gesehen einen angenähert wellenförmigen Verlauf haben. Die Materialstärke bleibt auch im Bereich der Rippen 15 der Materialstärke des übrigen Teils der Brennkammer 11 zumindest angenähert gleich. Die Rippen 15 erstrecken sich in Längsrichtung über die ganze Länge der Brennkammer 11.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the combustion chamber 11 has three each at an angular distance of 120 ° arranged ribs 15, which in Seen in cross-section have an approximately undulating course. The material thickness also remains in The area of the ribs 15 is at least approximately the same as the material thickness of the remaining part of the combustion chamber 11. The ribs 15 extend in the longitudinal direction over the entire length of the combustion chamber 11.

Dasselbe gilt auch für die Brennkammer 12 der Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4. Es sind hier jedoch vier Rippen 15 in einem Winkelabstand von 90° zueinander ausgebildet. Zusätzlich ist im Zusammenhang * mit diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, daß die Innenseite der Brennkammer 12 mit sich in Längsrichtung erstreckenden Rillen 16 versehen sein kann. Alternativ ist es denkbar, an der Innenseite der Brennkammer 12 nutenähnliche Aussparungen 17 vorzusehen. Die Rillen 16 bzw. die Aussparungen 17, die über den ganzen Umfang der Brennkammerwandung verteilt sein können, haben beide den Zweck, in unterschiedliche Richtung weisende Reflektionsflachen zu schaffen, um die von der im mittleren Querschnittsbereich befindlichen Flamme ausgehenden Wärmestrahlungen möglichst überall hin zu reflektieren und hierdurch die Nachverbrennung zu verbessern.The same also applies to the combustion chamber 12 of the embodiment according to FIGS. 3 and 4. However, there are four here Ribs 15 formed at an angular distance of 90 ° from one another. In addition, in connection with this embodiment example shown that the inside of the combustion chamber 12 with extending in the longitudinal direction Grooves 16 may be provided. Alternatively, it is conceivable to use groove-like grooves on the inside of the combustion chamber 12 To provide recesses 17. The grooves 16 or the recesses 17, which can be distributed over the entire circumference of the combustion chamber wall, both have the purpose of to create reflective surfaces pointing in different directions in order to avoid the thermal radiation emanating from the flame located in the central cross-sectional area to reflect wherever possible and thereby improve the afterburning.

In einem weiteren Querschnittsteil der Figur 3 ist angedeutet, daß die Brennkammer 12 gegebenenfalls auch mit einer Beschichtung 18 aus Fasermaterial versehen werden kann. Es ist nämlich denkbar, daß an derjenigen Brennkammerseite, die an dem bei der Herstellung verwendeten Formkern anliegt, eine glattere Oberflächenstruktur entsteht als an der jeweils anderen Brennkammerseite. Sollte die Oberfläche durch das verhält-In a further cross-sectional part of FIG. 3 it is indicated that the combustion chamber 12 may also can be provided with a coating 18 made of fiber material. It is conceivable that on the one Combustion chamber side, which rests against the mold core used in production, has a smoother surface structure than on the other side of the combustion chamber. Should the surface be affected by the

nismäßig feste Anliegen an den Formkern nicht ausreichend rauh sein, so kann eine rauhere Oberflächenstruktur durch die Beschichtung 18 hergestellt werden.If the mold core is in contact with the mold core, it cannot be sufficiently rough, so a rougher surface structure can can be produced by the coating 18.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 hat die Brennkammer 13 ebenfalls vier Rippen 15. Zwei derselben liegen sich seitlich diametral gegenüber, während die anderen beiden Rippen 15 im unteren Bereich ausgebildet sind. Es ist nämlich denkbar, daß die Wandung 10 eines Kessels an der untersten Stelle einer etwas nach innen hineinragenden Schiene 19 oder dergleichen aufweist, so daß in diesem Bereich keine Abstutzungsmöglichkeit für eine Rippe 15 gegeben ist.In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the combustion chamber 13 also has four ribs 15. Two the same are laterally diametrically opposite, while the other two ribs 15 in the lower area are trained. It is namely conceivable that the wall 10 of a boiler at the lowest point a slightly inwardly projecting rail 19 or the like, so that none in this area Support possibility for a rib 15 is given.

Die als Umkehrbrennkamroer ausgebildete Brennkammer 13 ist an ihrem einen Ende geschlossen. Ihre schalenförmig ausgebildete Stirnseite hat eine in axialer Richtung nach vorne hervorstehende Ausbauchung 20. Diese dient als Distanzstück, mittels dessen sich die Brennkammer 13 innerhalb des Heizungskessels in axialer Richtung an einen benachbarten Konstruktionsteil abstützen kann, ohne mit ihrer ganzen Stirnfläche voll zur Anlage zu kommen.The combustion chamber 13 designed as a reversing combustion camera is closed at one end. Your shell-shaped end face has one in the axial direction bulge 20 protruding to the front. This serves as a spacer by means of which the combustion chamber 13 can support within the boiler in the axial direction on an adjacent structural part, without coming to rest fully with their entire frontal area.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist die Rauchgasströmung durch entsprechende Pfeile angedeutet.In all exemplary embodiments, the flue gas flow is indicated by corresponding arrows.

Dipl.-lng. Dr. jur. Alfred'W. Me£e> " ··'·Dipl.-lng. Dr. jur. Alfred'W. Me £ e> "·· '·

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Anmelder Lefarge RefractairesApplicant Lefarge Refractaires

Zusammenfassung :Summary :

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel mit einer innerhalb desselben angeordneten heißen Brennkammer, die sich unter Bildung eines Ringraumes zwischen Kesselwandung und Brennkammer an der Innenseite der Kesselwandung abstützt. Um einerseits den Wärmeübergang zwischen der Außenseite der Brennkammer und der Kesselwandung zu verbessern und andererseits auch eine günstigere Nachverbrennung innerhalb der Brennkammer zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Brennkammer aufgerauhte Oberflächen hat und ein aus keramischem Material mit mindestens 50 % Faseranteil bestehendes selbsttragendes Formteil ist. Die sich hierbei ergebende rauhe Oberflächenstruktur bewirkt an der Außenseite der heißen Brennkammer eine intensivere Verwirbelung der Rauchgasströmung, während an der Innenseite aufgrund der rauhen Struktur eine wesentlich intensivere Reflektion der Wärmestrahlung erfolgt.The invention relates to a heating boiler with a hot combustion chamber arranged within it, which forms an annular space between the boiler wall and the combustion chamber on the inside of the boiler wall supports. On the one hand to increase the heat transfer between the outside of the combustion chamber and the boiler wall improve and on the other hand to achieve a more favorable afterburning within the combustion chamber proposed according to the invention that the combustion chamber has roughened surfaces and one made of ceramic material is an existing self-supporting molded part with at least 50% fiber. The resulting rough surface structure causes a more intensive turbulence of the flue gas flow on the outside of the hot combustion chamber, while On the inside, due to the rough structure, there is a much more intense reflection of the thermal radiation.

Bazugszif fernlisteBasic code list

10 Kesselwandung10 boiler wall

11 Brennkammer11 combustion chamber

12 Brennkammer12 combustion chamber

13 Brennkammer13 combustion chamber

14 Ringraum14 annulus

15 Rippe15 rib

16 Rille16 groove

17 Aussparung17 recess

18 Beschichtung18 coating

19 Schiene19 rail

20 Ausbauchung20 bulge

Claims

99, Avenue Aristide-Briand, 92542 Montronge / France

Expectations :

Heating boiler, with a burner and with a hot combustion chamber arranged inside the heating boiler, which is located on the inside with the formation of an annular space between the boiler wall and the combustion chamber the boiler wall is supported and provided with outwardly protruding spacer elements for this purpose is, characterized in that the combustion chamber (11, 12, 13) has roughened surfaces made of ceramic material with at least 50% fiber content exist, and that the combustion chamber (11,12,13) as consisting of this material, self-supporting Molding is formed.

2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the molded part is additionally provided with a coating (18) is provided from this fiber material.

3. Heating boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the molded part forming the combustion chamber (11, 12, 13) at least on the inside with grooves

(16) provided or with the formation of recesses

(17) is wavy.

4. Heating boiler according to claim 3, characterized in that the grooves (16) or through the Recesses (17) formed waves extend in the longitudinal direction of the molded part.

5. heating boiler iiach one of the preceding claims, characterized in that the molded part has ribs (15) molded on during manufacture, which are designed as spacers.

6. heating boiler according to claim 5, characterized

■ shows that the wall thickness of the molded part in the area of the ribs (15 j is at least approximately the same is the wall thickness of the rest of the molded part.