DE8630186U1

DE8630186U1 - Boiler with reversible combustion chamber

Info

Publication number: DE8630186U1
Application number: DE19868630186
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1987-01-02

Description

(15 629) (15 629)

'« Hans Vießmann 3559 Battenberg Heizkessel mit Umkehrbrennkammer '« Hans Vießmann 3559 Battenberg boiler with reversible combustion chamber

Die Neuerung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The innovation concerns a heating boiler according to the generic term of the main claim.

Heizungskessel der genannten Art sind nach der DE-OS 34 03 225 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 Abgastemperatüren in Anspruch nehmen will, ist es, wie die Erfahrungen gezeigt haben, von Vorteil, wenn' man unter den jeweils gegebenen Bedingungen auf die Abgastemperatur Einfluß nehmen kann. Wenn eine ausreichend große Wärmeabnahme durch die Heizung und Warmwasserleitung erfolgt, sich ausreichend lange Laufzeiten für den Brenner ergeben und außerdem die installierte Kesselleistung nicht zu groß ist, kann man derartige Kessel ohne weiteres mit den vorgesehenen niedrigen Abgastemperaturen laufen lassen und hat einen optimalen Wirkungsgrad. Der Schornstein erhält dann auch ausreichend Wärme und auch die Heizfläche der Kessel, insbesondere die Heizgaszüge heizen sichHeating boilers of the type mentioned are known from DE-OS 34 03 225. For reasons of energy saving, heating boilers are now usually specially designed for operation in the so-called low and low temperature range. As has now been shown, this leads to the desired energy savings on the one hand and these boilers are also largely condensate-proof, but on the other hand there is a particular problem on the exhaust side. If you want to make full use of the low and low temperature boilers with regard to low exhaust gas temperatures, experience has shown that it is an advantage if you can influence the exhaust gas temperature under the given conditions. If there is a sufficiently large heat consumption through the heating and hot water pipes, there are sufficiently long running times for the burner and the installed boiler output is not too high, such boilers can be run without any problem with the intended low exhaust gas temperatures and have optimal efficiency. The chimney then receives sufficient heat and the heating surface of the boiler, especially the heating gas flues, heat up

t &diams; · &diams;t &diams; · &diams;

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. DurchrJäesungsgefährdungen des Schornsteins in Verbindung mit obengenannter Betriebsweise können aber auch auftreten, wenn dieser nicht ausreichend isoliert ist oder wenn eine relativ lan" ge Distanz zwischen Kessel und Schornsteinanschluß, d.h. ein langes Abzugsrohr vorliegt. Beim Gegenstand der vorgenannten DE-OS ist diese Problematik in der Weise gelöst, daß im unteren Bereich der dämmblockseitigen Hälfte der Brennkammer mindestens eine öffnung angeordnet, diese öffnung mit einem Verschluß versehen und dieser als zu öffnender oder entfernbarer Verschluß ausgebildet ist. Unter "zu öffnender Verschluß" ist dabei zu verstehen, daß die betreffende öffnung im Bedarfsfall freigestellt werden kann, dann aber in diesem Freistellungszustand verbleibt. Grundsätzlich ist aber mit dieser vorbekannten 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 höhere Abgastemperatur sorgenden öffnungen mit ausreichend großem Querschnitt in Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse einfach öffnan zu können. Diese Möglichkeit, die keine wesentliche Veränderung am Kessel erfordert, ist insofernHowever, if the heat consumption is lower, for example if the residents of a house turn off or reduce the temperature of the radiator valves in order to save heating energy, the burner run times are shorter, which means that the chimney does not receive enough heat and the heating surfaces may not heat up sufficiently. Risks of chimney leakage in connection with the above-mentioned mode of operation can also occur if the chimney is not sufficiently insulated or if there is a relatively long distance between the boiler and the chimney connection, i.e. there is a long exhaust pipe. In the case of the above-mentioned DE-OS, this problem is solved in such a way that at least one opening is arranged in the lower area of the half of the combustion chamber on the insulation block side, this opening is provided with a closure and this is designed as an openable or removable closure. The term "openable closure" is to be understood here as meaning that the opening in question can be exposed if necessary, but then remains in this exposed state. In principle, however, this previously known solution creates the possibility of not providing the combustion chamber with additional and open outflow openings in the area of the insulation block, i.e. at its rear end, from the outset, but rather of providing the exhaust gases that ensure a higher exhaust gas temperature. openings with a sufficiently large cross-section to be easily opened to suit the respective conditions. This option, which does not require any significant changes to the boiler, is

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 bis 5 Minuten, erhält der Schornstein Abgase mit Temperaturen in der Gröfienordnung 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. Bei der Lösung nach der DE-OS 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 müssen. Damit ist eine Erhöhung der Abgastemperatur, wie sich gezeigt hat, ohne weiteres möglich.of great importance, as it has been shown that without such additional equipment it is not possible to operate with the relatively low exhaust gas temperature of modern oil/gas-fired boilers, which is desirable in itself. During seasonal transition periods, i.e. when the burner runs for very short periods of only about 4 to 5 minutes, the chimney receives exhaust gases with temperatures in the order of only about 100°C. The system of the boiler with its heating surfaces must, however, have heated up completely and be in a steady state, and it takes about half an hour until the maximum exhaust gas temperature is reached, i.e. the intended exhaust gas temperature for normal operation. However, the shorter the burner runs for, the lower the exhaust gas temperature. If, for example, the boiler is designed to be too large, or too much heating energy is saved, then the heat consumption can be so low that the burners do not run for the necessary longer periods and only switch on for a short time. With the solution according to the DE-OS, a certain proportion of the heating gases can reach the relevant lower heating gas duct(s) directly without having to pass the front deflection edge of the combustion chamber, i.e. these heating gases naturally do not cool down as much as the proportion of the heating gases that have to flow through the heating gas ducts over their entire length. This means that an increase in the exhaust gas temperature is, as has been shown, easily possible.

t — «&Ogr; f"· ·t —«&Ogr; f"· ·

Diese vorbekannten Bypassöffnungen nach der DE-CS haben & These previously known bypass openings according to the DE-CS have & jedoch den Nachteil, daß sie standig offen bleiben, alsoHowever, they have the disadvantage that they remain permanently open, so

fe auch dann Heizgase direkt unter Umgehuncr der Heizgaszügeeven then heating gases directly bypassing the heating gas flues

;■ In die Rauchgassammelkanuner gelangen, wenn dies gar nicht;■ Get into the flue gas collection canisters if this is not

mehr nötig ist. Hierzu ist es ebenfalls schon bekannt, den Heizkessel abzugsseitig mit Klappen auszustatten und diese Klappen mit einem Stellmotor bedarfsangepaßt zu öffnen und zu schließen, was jedoch einen beträchtlichen Aufwand darstellt und zwar insbesondere für Heizkessel mit kleineren Leistungsbereichen.is no longer necessary. It is also already known to equip the boiler with flaps on the exhaust side and to open and close these flaps as required using a servomotor, but this represents a considerable amount of effort, particularly for boilers with smaller output ranges.

Der Neuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Abgastemperaturregelung dahingehend zu vereinfachen und zu verbessern, daß der dafür erforderliche Aufwand wesentlich vereinfacht und reduziert werden kann.The innovation is therefore based on the task of simplifying and improving a boiler of the type mentioned above with regard to its exhaust gas temperature control in such a way that the effort required for this can be significantly simplified and reduced.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.This object is achieved with a heating boiler of the type mentioned at the outset according to the innovation by the features stated in the characterizing part of the main claim. Advantageous further developments and practical embodiments arise from the subclaims.

Bei dieser Lösung, die die an sich bekannte Verhaltensweise von Thermometall, sich unter Temperatureinfluß zu verbiegen, ausnutzt, bleibt die Bypassöffnung im kalten Zustand des Kessels offen. Beim Start des Brenners kann alsoThis solution, which takes advantage of the well-known behavior of thermometal to bend under the influence of temperature, leaves the bypass opening open when the boiler is cold. When the burner is started,

• t · ·&igr; &eegr;·• t · ·&igr;&eegr;·

ein Teilstrom der Abgase aus der Brennkammer direkt durch die Bypassöffnung abströmen, so daß der Schornstein sofort mit einer höheren Temperatur beaufschlagt und Kondensation im Schornstein vermieden wird. Wird dann im Laufe des Betriebes eine Rauchgastemperatur von etwa 140 bis 150°C erreicht, wird durch den mindestens zum Teil aus Thermobimetall bestehenden Halter der Öffnungsverschluß langsam auf die Bypassöffnung gestellt und diese damit verschlossen. Bei Abschaltung des Brenners und sich reduzierenden Temperaturen hebt sich dann der Verschluß wieder automatisch von der Bypassöffnung ab.a partial flow of the exhaust gases from the combustion chamber flows directly through the bypass opening, so that the chimney is immediately exposed to a higher temperature and condensation in the chimney is avoided. If a flue gas temperature of around 140 to 150°C is reached during operation, the holder, which consists at least partly of thermobimetal, slowly places the opening closure onto the bypass opening and thus closes it. When the burner is switched off and the temperature drops, the closure then automatically lifts off the bypass opening again.

In praktischer Ausführungsform ist der Halter als Streifen ausgebildet, der mit seinem Befestigungsende am diagonal zur Anordnung der Bypassöffnung gegenüberliegenden Bereich des Brennkammerbodens befestigt ist. Zweckmäßig und vorteilhaft ist dabei die Bypassöffnung aus einem im Brennkammerboden eingesetzten und diesen durchgreifenden Rohrstuck mit trichterförmigem Öffnungsrand gebildet, wobei der Öffnungsverschluß an diesen Öffnungsrand formschlüssig angepaßt ausgebildet ist, um einen möglichst dichten Abschluß bei Anlage des Verschlusses am Öffnungsrand zu erreichen. Der streifenförmige Halter kann zwar insgesamt aus Bimetall gebildet werden, «s aber nicht zwingend notwendig ist, d.h. etwa das untere Drittel des streifenförmigen Halters kann durchaus auch nur aus Edelstahlblech gebildet und in geeigneter Weise mit dem anderen, aus Bi-In a practical embodiment, the holder is designed as a strip, which is attached with its fastening end to the area of the combustion chamber floor diagonally opposite to the arrangement of the bypass opening. It is practical and advantageous for the bypass opening to be formed from a piece of pipe inserted into the combustion chamber floor and passing through it with a funnel-shaped opening edge, whereby the opening closure is designed to fit positively to this opening edge in order to achieve the tightest possible closure when the closure is placed on the opening edge. The strip-shaped holder can indeed be made entirely of bimetal, but this is not absolutely necessary, i.e. the lower third of the strip-shaped holder can also be made of stainless steel sheet and suitably connected to the other part made of bi-metal.

metall bestehenden Streifen verbunden sein.metal strips.

Vorteilhaft ist im Stellbereich des Halters ein Niedricitemperaturausschiagbegrenzer angeordnet, der zweckmäßig als den Halter umfassender Anschlagbügel ausgebildet und dieser am Brennkammerboden angeordnet ist.Advantageously, a low temperature limiter is arranged in the setting area of the holder, which is expediently designed as a stop bracket surrounding the holder and is arranged on the combustion chamber floor.

Bei dieser neuartigen Ausbildung sind also relativ aufwendig anzubringende Klappenverschlüsse und damit zu verbindende Stellglieder, wie Stellmotoren entbehrlich, da das Ganze vorteilhaft ein integrales Bauteil allein der in den Kessel einschiebbaren Umkehrbrennkammer ist und in einfachster Weise unmittelbar am Brennkammerboden selbst installiert werden kann.With this new design, relatively complex flap closures and associated actuators such as servomotors are unnecessary, since the whole is advantageously an integral component of the reversible combustion chamber that can be inserted into the boiler and can be installed very easily directly on the combustion chamber floor itself.

Der neuartige Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. The new type of boiler is explained in more detail below using a drawing of an example of implementation.

Es zeigt schematischIt shows schematically

Fig. 1 einen Schnitt durch den hier interessierenden abzugsseitigen Bereich des Heizkessels undFig. 1 a section through the flue-side area of the boiler of interest here and

Fig. 2 eine Ansicht des Brennkammerbodens in Pfeilrichtung &Aacgr;.Fig. 2 is a view of the combustion chamber floor in the direction of arrow &Aacgr;.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist an der rauchgassammelkammerseitigen Rückwand der Umkehrbrennkammer 1 ein mindestens z.T. aus Thermobimetall bestehender Halter 2 angeordnet, der an seinem frei beweglichen, der Bypassöffnung 3 des Brennkammerbodens 8 gegenüberstehenden Bereich 4 mit einem Öffnungsverschluß 5 versehen ist. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Halter 2 als Streifen 6 ausgebildet, der mit seinem Befestigungsende 7 im diagonal zur Anordnung der Sypassöffnung 3 gegenüberliegenden Bereich des Brennkammerbodens 8 befestigt ist. Dar obere Teil (etwa 2/3 der Gesamtlänge) des Streifens 6 besteht dabei aus Thei-mobimetall 6'während das untere Drittel, an dem der öffnungsverschluß 5 in geeigneter Weise befestigt ist, aus Edelstahlblech 6" besteht.As can be seen from Fig. 1, a holder 2 consisting at least in part of thermobimetal is arranged on the rear wall of the reversing combustion chamber 1 on the flue gas collection chamber side, which is provided with an opening closure 5 on its freely movable area 4 opposite the bypass opening 3 of the combustion chamber floor 8. As can be seen in particular from Fig. 2, the holder 2 is designed as a strip 6, which is fastened with its fastening end 7 in the area of the combustion chamber floor 8 diagonally opposite to the arrangement of the bypass opening 3. The upper part (approximately 2/3 of the total length) of the strip 6 consists of thermobimetal 6', while the lower third, to which the opening closure 5 is suitably fastened, consists of stainless steel sheet 6".

Die Bypassöffnung 3 ist vorteilhaft aus einem im Brennkammerboden 8 eingesetzten und diesen durchgreifenden Rohrstück 9 mit trichterförmigem Öffnungsrand 10 gebildet, wobei der Uffnungsverschluß 5 an diesen Öffnungsrand 10 formschlüssig angepaßt ausgebildet ist, so daß sich dieser in Schließstellung, wie gestrichelt angedeutet, möglichst dicht passend an diesen Öffnungsrand 10 anlegen kann. Im Stellbereich des Halters 2 ist ferner ein Niedrigtemperatur-Anschlagbegrenzer 11 angeordnet, der als den streifenförmigen Halter 2 umfassender Anschlagbügel 12 ausgebildet ist und in einem Bereich, wie aus Fig. 1,2 ersichtlich, am Brennkammerboden 8 sitzt.The bypass opening 3 is advantageously formed from a pipe section 9 inserted into the combustion chamber floor 8 and passing through it, with a funnel-shaped opening edge 10, whereby the opening closure 5 is designed to fit positively onto this opening edge 10 so that in the closed position, as indicated by dashed lines, it can fit as tightly as possible onto this opening edge 10. In the adjustment area of the holder 2, a low-temperature stop limiter 11 is also arranged, which is designed as a stop bracket 12 enclosing the strip-shaped holder 2 and is located on the combustion chamber floor 8 in an area as can be seen from Fig. 1, 2.

Diese Ausbildung ist zwar insbesondere für Heizungskessel mit kleinerem Leistungsbereich bestimmt, einer Anwendung dieses Prinzips für Heizkessel mit größeren Leistungsbereichen, soweit dies die konstruktiven Verhältnisse zulassen, steht jedoch nichts entgegen. Im übrigen ist dieses Prinzip selbstverständlich auch dann anwendbar, wenn
der betreffende Heizkessel keine einsetzbare, topfförmige Brennkammer aufweist, wohl aber eine von der Brennkammer
direkt zum Rauchgasabzug führende Bypassöffnung, die hinter den eigentlichen Heizgaszügen in die Rauchgassammeikammer bzw. direkt in den Rauchgasabzug mündet. Sollten an einem Kessel, wie vorbeschrieben, und zwar mit einsetzbarer,
topfförmiger Umkehrbrennkammer oder sonstiger Brennkammer mehrere Bypassöffnungen vorgesehen sein, so steht nichts
entgegen, erforderlichenfalls mehrere Halter 2 mit entsprechenden Verschlüssen 5 vorzusehen.Although this design is intended in particular for heating boilers with a smaller output range, there is nothing to prevent this principle from being applied to heating boilers with a larger output range, provided that the design conditions allow this. Furthermore, this principle is of course also applicable when
the boiler in question does not have an insertable, pot-shaped combustion chamber, but has a combustion chamber
bypass opening leading directly to the flue gas outlet, which opens behind the actual heating gas flues into the flue gas collection chamber or directly into the flue gas outlet. If a boiler as described above, with insertable,
If several bypass openings are provided in a pot-shaped reversing combustion chamber or other combustion chamber, nothing
to provide, if necessary, several holders 2 with corresponding closures 5.

Claims

Patent attorneys Dipi -ing. Amthor Protection claims: Dipi.ing. Wolf An der Malnbrflck· 6Ä50 Hawau

1. Heating boiler with a reversing combustion chamber, in the bottom of which an exhaust gas bypass opening is arranged that leads to the flue gas collection chamber and can be opened and closed, characterized in that a holder (2) consisting at least partially of thermobimetal is arranged on the rear wall of the reversing combustion chamber (1) on the flue gas collection chamber side, which holder is provided with an opening closure (5) on its freely movable area (4) opposite the bypass opening (3).

2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the holder (2) is designed as a strip (6) and this is fastened with its fastening end (7) in the area of the combustion chamber floor (8) diagonally opposite to the arrangement of the bypass opening (3).

3. Heating boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the bypass opening (3) is formed from a pipe section (9) inserted into the combustion chamber floor (8) and passing through it, with a funnel-shaped opening edge (10), and the opening closure (5) is designed to be positively adapted to this opening edge (10).

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, daft durch gekennzeichnet, daß im4. Heating boiler according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the

A low temperature deflection limiter (11) is arranged in the adjustment range of the holder (2).

5. Heating boiler according to claim 4, characterized in that the exhaust limiter (11) is designed as a stop bracket (12) enclosing the holder (2) and is arranged on the combustion chamber floor (8).