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Schutz-, Wärmehaltungs- und Wärmestrahlungskörper für den Einbau in
gas- oder flüssigkeitsbeheizte Feuerräume, vorzugsweise von Wasser-und Dampfkesseln
Schutz-, Wärmehaltungs- und Wärmestrahlungskörper für den Einbau in gas- oder flüssigkeitsbeheizte
Feuerungsräume, vorzugsweise von Wasser-und Dampfkesseln mit am Kesselrost oder
in seiner Umgebung in den Feuerraum einmündendenKesselzügen, insbesondere von Gliederheizkesseln,
sind bereits bekannt. Sie haben sich vor allem bewährt bei dem nachträglichen Umbau
derartiger Feue= rungsanlagen von dem Betrieb mit Festbrennstoffen auf den Betrieb
mit Gas oder Öl. Denn Festbrennstoff verlangt große Feuerräume, während die, durch
Gas- oder Ölheizung erzeugten Flammen weniger Brennraum benötigen, aber intensiver
sind. Dadurch können örtliche Überhitzungen der Wände -derartiger durchweg nicht
mit einem Zwangsumlauf des Wärmeträgers ausgebildeter Kessel eintreten, so d.aß
man den Feuerraum ausfüllende Körper aus feuerfesten Stoffen anordnete, um die Wand
des Feuerraumes der unmittelbaren Einwirkung der Heizflammen zu entziehen. Außerdem
speichernderartige Körper in erheblichem Ausmaß die Wärme und weisen dadurch die
gleiche Eigenschaft auf wie Festbrennstoff, während bekanntlich die Heizflammen
von Gas- und Ölbrennern diese Eigenschaft nicht besitzen. Schließlich wirken die
Einbauten als Strahlungskörper. Es ist bekannt, daß durch Wärme-
Strahlung
sehr viel größere Wärmemengen zu übertragen sind als durch Leitung und Konvektion,
so daß es auf diese Weise gelingt, trotz weit geringerer Ausdehnung der Heizflammen
die Heizleistung von Festbrennstoffüllungen zu erreichen. Bei Einbaukörpern dieser
Art hat man aber bisher die Heizgase, nachdem sie ihre Wirkung durch Aufheizen der
Einbaukörper ausgeübt hatten, im wesentlichen sich selbst überlassen, so daß eine
ungeregelte Strömung zustande kam.
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Vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man ohne Aufgabe
der dargestellten vorteilhaften Wirkungen der Einbaukörper den, Heizgasen einen
geordneten Weg vorschreiben kann, durch den es gelingt, über den. Wärmeübergang
durch Strahlung hinaus eine erhebliche Steigerung des Wärmeüberganges durch Konvektion
zu erzielen. Denn es ist bekannt, daß der Wärmeübergang durch Konvektion sich mit
zunehmender Gasgeschwindigkeit steigert. Diese Steigerung der Gasgeschwindigkeit
läßt sich aber ohne weiteres durch einen geordneten Strömungsverlauf bewirken, der
erfindungsgemäß dadurch hergestellt wird, daß der Einbaukärper einen kaminartig
in den Feuerraum his in die Nähe von dessen Decke und im Abstand von dessen Seitenwänden
hochgeführten Gasströmungskanal aufweist. Man zwingt durch die am oder in der Nähe
des Kesselrostes mündenden Kesselzüge die Heizgase zunächst dazu, den kaminartigen,
Aufsatz zu durchströmen, so daß der Einbaukörper auf die erforderlichen Temperaturen
aufgeheizt wird. Die Gase kehren dann unter dem Einfluß des . natürlichen oder künstlichen
KesseIzuges um und durchströmen, je nach der Größe des Abstandes zwischen kaminartigem
Aufsatz und seitlichen Feuerraumwänden, die so. entstehenden Räume mit mehr oder
weniger großer Geschwindigkeit, so daß zusätzlich zum Wärmeübergang durch Strahlung
aus dem Einbaukörper ein gesteigerter Wärmeübergang durch Konvektion auftritt. Hierbei
kann der kaminartige Aufsatz auf allen Seiten Abstand von den Feuerraumwänden besitzen.
Einfacher ist aber eine Ausbildung, bei der zwei gegenüberliegende Kanalwände, insbesondere
die Stirnwände, von den den Feuerraum begrenzenden Kesselwänden, die beiden anderen
Kanalwände dagegen von Begrenzungsplatten des Einbaukörpers gebildet sind.
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Die den kaminartigen Aufsatz bildenden Platten können durch Abstandshalter
in der erforderlichen Lage gehalten -werden, indem sie entsprechend wirkende Verstärkungen
aufweisen. Die Verstärkungen können mit den Platten aus einem Stück oder auch als
besondere Einbauglieder bestehen.
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Umgibt der Untersatz des kaminartigen Aufsatzes einerseits die Gas-
oder Flüssigkeitsstrahlflammen tunnelartig, weist er andererseits Abstand von den
Feuerraumwänden in der Nähe -der Kesselzüge auf, so können die Heizgase, die aus
dem Zwischenraum zwischen dem kaminartigen Aufsatz und den den Feuerraum begrenzenden
Kesselwänden austreten, am Untersatz vorbei in die Kesselheizzüge einströmen. Die
gleiche Wirkung kann dadurch erreicht werden"daß der Untersatz bis an,die den Feuerraum
in der Nähe der Einmündung der Züge begrenzenden Kesselwände .herangeführt ist,
wobei die den Untersatz bildenden Formsteine Durchlässe für die Heizgase besitzen
müssen, die aus dem Raum zwischen Aufsatz und den Feuerraum- bzw. Kesselwänden aus-
und in dieZüge übertreten. Es können auch beide Maßnahmen gemeinsam Anwendung finden.
Da erfahrungsgemäß die von derartigen Flüssigkeits- und Gasstrahlflammen entwickelten
Heizgase nicht ihrer Gesamtheit nach erforderlich sind, um,den Einbaukörper auf
Weißglut zu erhitzen, können die den Tunnel des Untersatzes seitlich und zum Kaminaufsatz
zu begrenzenden Formsteine Durchlässe für Heizgase aufweisen, die unmittelbar in
die Kesselzüge eintreten. Dabei wird zweckmäßig Blas Verhältnis der Durchlaßquerschnitte
so bestimmt, daß zwei Drittel der Heizgase. in den kaminartigenAufsatz eintreten,
während ein Drittel der Heizgase aus demUntersatz unmittelbar in die Heizzüge übertritt.
Man wird daher den Untersatz vorzugsweise aus Formsteinen aufbauen, während es genügt,
den kaminartigen Aufsatz mit unregelmäßig angeordneten Füllsteinen, vorzugsweise
ellipsoidaler Formgebung mit Gasdurchlaßkanälen, zu beschicken. Auch die gasdurchströmten
Räume zwischen .Untersatz und den Feuerraum begrenzenden Kesselwänden können mit
vorzugsweise unregelmäßig angeordneten Füllkörpern beschickt sein. Es ist lediglich
dafür Sorge zu tragen, daß die Kesselzüge offen ausmünden können, um dort un= nötige
Drosselverluste zu vermeiden.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführung des Erfin-@dungsgedankens am Beispiel
eines mit unterem Abbrand ausgebildeten Gliederheizkessels, der nachträglich auf
Gasheizung umgestellt worden ist.
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Abb. i gibt einen senkrechten Längsschnitt durch Kessel und Feuerraum
nach,der Linie I-I der Abb. 3 wieder, .
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Abb. 2 stellt einen senkrechten Querschnitt nach der Linie II-II der
Abb. 3 dar, während Abb. 3 waagerechte Querschnitte nach der Linie III-III der Abb.
i veranschaulicht.
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In den Abbildungen bedeuten i die den Feuerraum 2 seitlich begrenzenden
Kesselwände. Da der Kessel unteren Abbrand besitzt, schließen sich an den Feuerraum
2 oberhalb des Kesselrostes 3 die Kesselzüge q., 5 an, die in üblicher Weise in
den Kesselfuchs übergehen. In an sich bekannter Weise ist im Feuerraum 2 ein Schutz-,
Wärmehaltungs-und Wärmestrahlungskörper aus feuerfesten Stoffen, insbesondere aus
Schamotte, vorgesehen, der erfindungsgemäß folgende Ausbildung aufweist.
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Auf den Kesselrost 3 sind unter Bildung eines Tunnels 6 Formsteine.7,
deren Querschnitt aus Abb. i hervorgeht, aufgemauert oder aufgelagert. Auf den Formsteinen
7 liegen Schamotteleisten 8, die zur Auflagerung der Tragschwellen 8' und je zweier
Formsteinreihen 9 dienen. Die den Reihen 9 angehörenden Formsteine besitzen .die
aus Abb. i ersichtliche Quersehnittsform, d. h. sie weisen seitliche Ausschnitte
io auf, in die Roststäbe m aufgenommen sind. Die Stäbe i i tragen weitere Förmsteinreihen
12, so daß ein tunnelartiges Gewölbe
entsteht, in dessen Hohlraum
6 die Strahlflammen 13 liegen, die von den Brennern 1.4 gebildet werden. Derartige
S'trahlbrenner finden ausschließlich Anwendung, wenn sie mit Armgasen, insbesondere
mit Luftgas, gespeist werden. Bei Verwendung von Stadtgas besteht die weitere Möglichkeit,
das Gas zunächst mittels Längsrohren 14.' auf die Länge des Raumes 6 zu verteilen,
bevor senkrecht nach oben gerichtete Brennstellen 15 Anwendung finden. Auf der Gewölbedecke
9, 12 sind weitere Formsteinreihen 1:6 gelagert, deren Formgebung aus Abb. 3 ersichtlich
ist. Auf den so entstehenden Untersatz 7-t2, 16 baut sich ein kaminartiger Aufsatz
auf, der aus zwei Platten 17, 18 besteht, die mit Abstand von den Seitenwänden i
des Kessels bzw. Feuerraumes angeordnet sind. Die Abstandsh.alter 1g können dabei
mit den Platten 17, 18 .aus einem Stück bestehen oder als gesonderte Bauglieder
aus-,geführt werden. Die Platten 17, i8 gehen im Ausführungsbeispiel von Feuerraumstirnwand
zu Feuerraumstirnwand durch. Es besteht ebenso die Möglichkeit, sie von diesen Stirnwänden
mit dem Abstand auszuführen, der durch die Abstandshalter 19 eingestellt wird. Auf
diese Weise entsteht ein kaminartiger Aufsatz, der kurz unterhalb des oberen Feuerraumabschlusses
2o endet. Der Hohlraum 21 zwischen den Platten 17, 18 und den Feuerraumstirnwänden
ist durch unregelmäßig angeordnete Schamottesteine 22 vorzugsweise ellipsoidaler
;Ausbildung ausgefüllt. Gasdurchlässe 2@3 in den Schamottesteinen 22 sorgen dafür,
daß die Steine leicht Wärme aufnehmen und abgeben. Die gleichen Schamottesteine
22 sind unmittelbar neben den Formsteinen 7, 8, 9 in den Feuerräumen z4 vorgesehen,
die unmittelbar vor den Kesselzügen liegen., wobei die Anschüttung jedoch so begrenzt
ist, daß der freie Übertritt der aus den Räumen 25 austretenden Heizgase in die
Kesselzüge 4 nicht beeinträchtigt wird.
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Der erfindungsgemäß getroffene Aufbau des Einbaukörpers 7-12, 16-1g,
21-23 führt zu einer geordneten Heizgasströmung, die einerseits aus dem Tunnelraum
6 über die Formsteine 9, 12, 16 in den kaminartigen ,Aufsatz 17, 18, 21-23 derart
erfolgt, daß etwa zwei Drittel der insgesamt erzeugtenHeizg.ase senkrecht nach oben
strömen und hierbei Unter-und Aufsatz auf Weißglut- erhitzen. Hierauf kehren die
Gase, wie durch die Pfeile 26 veranschaulicht ist, um und durchströmen geordnet
die Zwischenräume 25 zwischen den Schamotteplatten 17, 18 und den Feuerraumseiten.wänden.
i. Dabei tritt zusätzlich zu dem Übergang durch Wärmestrahlung aus dem Einbaukörper
ein lebhafter Wärmeübergang an den Kesselseitenwänden i durch Konvektion auf. Aus
den Räumen-:5 treten die Gase unter teilweisem Durchtritt durch die Formstücke 16
über die Räume 2.4 in die Kesselzüge 4. über. Der kleinere Teil der Gase, etwa ein
Drittel -derselben, hat die Möglichkeit, über die Formsteine 7 unmittelbar in die
Räume 24 überzutreten. Hierbei wird die Ansammlung :aus Schamottesteinen 22, hoch
erhitzt, die seitlich des tunnelartigen Teiles des Untersatzes angeordnet sind.
Auch diese Heizgase treten in die Kesselzüge .4 über, nachdem sie ihre Wärme zum
großen Teil an den Untersatz und die seitlich desselben liegenden Schamottesteine
abgegeben haben. Die Abgabe der Restwärme erfolgt in den Kesselzügen q., wobei die
Verhältnisse zweckmäßig so gewählt sind, daß eine Abkühlung der Gase unterhalb des
Taupunktes erst nach Austritt aus dem Kesselfuchs bzw. aus dem Kamin eintreten kann.