DE9000347U1 - Heizungskessel mit zwangsweiser Zufuhr der Verbrennungsluft - Google Patents

Heizungskessel mit zwangsweiser Zufuhr der Verbrennungsluft

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Description

•.&tgr;-.2 - :
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel, mit ein?.s oberen Brennstoff-Füllrauffi, in den zwangsweise primäre Verbrennungsluft zugeführt wird, und einem nachgeordneten orennerraum, in dem die Fauchgase an Wärmetauscherflächen shgsgebsr und einem Rauchgasaustritt zugeleitet werden.
Ein bekannter vor«?; ?nnter I: tizungskessel besitzt einen Sr^'üistoff-Füllraum, der pre^ciscu* vollständig von Wäraetauecherflachen (auch auf dt Bodenei v.e) umgeben ist. Dia zwangsw^-iie zugeführte Verbrennungsluft wird füllraumunterseitig ein- und füllraumoberseit^ ^usge.eitst und verteilt sich praktisch über den gesamten Füllraum, so daß das Brennmaterial in einen Brennzustand versetzt wird. Von Nachteil ist die unkontroli ".erte ineffektive schadstoff reiche Verbrennung im Füllraum und insbesondere die Verschmutzung der ri.11 raumwände sowie des -bodens in Richtung Wärmetauscher. Insbesondere setzt sich der bei der Verbrennung entstehende Teer an den Wänden ab, und es tropft Teer nach unten. Die zwangsweise zugeführte Verbrennungsluft erfolgt vorzugsweise durch ein Gebläse, welches sich auf der Eingangsseite des Heizungskessels befindet, der Heizungskessel mithin druckseitig betrieben ist. Bei druckseitig betriebenen Kesseln ist es nachteilig, daß die Primär- und Sekundärluft die Schwelgase nicht optimal vermischt und zur Verbrennung bringt, da die Lufteintrittsöffnungen für die Primärluft und Sekundärluft einem ungleichen Druck ausgesetzt sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Heizungskessels der eingangs genannten Art, der bei einfachem Aufbau einen sehr effektiven schadstoffarmen Brennbetrieb zuverlässig ermöglicht.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Vorteilhaft weitergebildet wiri tier Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der ünteranepiache 2 bis 13.
'iesen der Erfindung ist die Anordnung eines mit einer Schutzabdeckung versehenen Ventilators auf der Saugseite des Heizungskessels, nämlich im Bereich des Rauchgasaustritts an einer Kesselinnenwand des Abgaskanals. Im Gegensatz zu einem bekannten druckseitig betriebenen Kessel wird beim saugseitig betriebenen Heizungekessel die Verbrennungsluft gleichmäßig verteilt, da die Lufteintrittsöffnungen einem gleichen Unterdruck ausgesetzt sind. Primär- und Sekundärluft vermischen die Schwelgase optimal miteinander und bringen diese zu einer schadstoffarmen Verbrennung.
Eine besonders vorteilhafte Heiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an der Schutzabdeckung eine Umstellklappe *mge?enkt ist, die zwischen einer ventilatorbetätigten Betriebestellung des Heizungskessel, in welcher eine dem Ventilator zugeordnete Durchtrittsöffnung in der Schutzabdekckung freigegeben ist, und einer die Durchtrittsöffnung absperrenden Anheizstellung schwenkbar ausgebildet ist.
Zweckmäßlt,erweise verschließt in der die Durchtrittsöffnung freigebenden Betriebsstellung des Heizungskessel die Umstellklappe den Abgaskanal mit AUJnahme der Durchtrittsöffnung, wobei die Umstellklappe gegen die Innere im wesentlichen vertikale Abgaskanalwand abdichtet, welche zwischen Abgaskanal und Füllraum gelegen ist.
Für einen optimalen Anheizbetrieb ist vorgesehen, daß im oberen Dereich der Abgaskanalwand eine zweite UmlenJcklappe anye-
lenkt ist, die in der Anheizstellung des Heizungskessels eine obere öffnung in der Abgaskanalwand zwlfu den Füllraum und Abgaskanal freigibt und in der Betriebsstellung die obere öffnung verschließt.
Beide Umstellklappen werden lso umgekehrt betätigt. Die zweite Umstellklappe, die sogenannte Anheizklappe, ist offen, bis bei einem Anheizbetrieb eine Abgastemperatur von ca. 150w erreicht ist. Beim Anheizvorgang ist die erste Umstellklappe geschlossen und der saugseitige Ventilator nicht in Betrieb. Wird die Abgastemperatur von ca. 150° überschritten (Normalbetrieb des Heiaungskessels), dann werden beide Klappen umgestellt. In der (Normal-)Betriebsstellung des Heizungskessels ist mithin die Anheizklappe geschlossen und die erste Umstellklappe geöffnet sowie der Ventilator in Betrieb. Nach einem Ausbrand des Kessels werden die Klappen wieder in die Ausgangsstellungen gebracht. Sämtliche Schaltvorgänge können von Hand durchgeführt werden.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß vorgenannte Schaltvorgänge der Umstellklappen und des Ventilators von einer Steuervorrichtung bewerkstelligt werden, welche insbesondere einen ersten und einen zweiten Stellantrieb für die beiden Umstellklappen aufweist, wobei die Stellantriebe in einer Steuerverbindung mit einem Thermostat stehen, welcher vorzugsweise im Rauchgasaustritt des Heizungskessels angeordnet ist. Der Thermostat ist auf eine Abgastemperatur von ca. 150° eingestellt.
Der Ventilator vorzugsweise auf der Rückseite des Kessels hat mithin die Aufgabe, nach einem Einschalten über einem Thermostat die Rauchgase abzusaugen. Der Ventilator ist gegen Wärme und Verschmutzung durch eine Schutzabdeckung vorzugsweise in Form eines inneren durchgehenden Bleches
geschützt, an welchem die erste Umstellklappe angelenkt ist, welche die Durchtrittsöffnung im Blech solange abdeckt, bis der Thermostat die erste Umstell klappe vorzugsweise durch den ersten Stellantrieb öffnet und diese nach oben gegen die innere vorzugsweise vertikale Abgaskanalwand anschlägt. Jn dieser Stellung werden dann die Rauchgase angesaugt und in den Kamin gedrückt.
Erste und zweite Umstellklappe können integriert in Form einer einzigen winkligen Umstellklappe ausgebildet sein, welche entweder an der Schutzabdeckung oder an der inneren Abgaskanalwand angelenkt ist, wobei der der Anlenkstelle benachbarte schenkel der Umstellklappe die Durchtrittsöffnung der Schutzabdeckung bzw. die obere öffnung der Abgaskanalwand und der der Anlenkstelle entfernte andere Schenkel der Umstellklappe die jeweils andere öffnung verschließen kann.
Vorzugsweise bilden beide Schenkel der Umstellklappe einen Winkel von ca. 90°, und es ist die gemeinsame Umstellklappe über einen Winkel von ca. 90° schwenkbar. Die gemeinsame winklige Umstellklappe kann zweckmäßig durch einen einzigen thermostatgesteuerten Stellantrieb automatisch betätigt werden. Die Schutzabdeckung des Ventilators ist zweckmäßigerweise ebenfalls ein winkliges Leitblech, dessen Winkel dem Winkel der gemeinsamen Umstellklappe angepaßt ist. Mithin kann die gemeinsame Umstellklappe bei einem Anheizbetrieb vollständig an die winklige Schutzabdeckung dicht anschließend angelegt werden, wenn sich die Anlenkstelle der Umstellklappe am oberen Ende der Schutzabdeckung befindet. Vorgenannte Ausführungsvariante ist besonders einfach im Aufbau, da sie mit weniger Einzelteilen auskommt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen Heizungskessel in einem schematischen Seitenschnitt,
Fig. 2 eine Einzelheit des Heizungskessels nach Fig. 1, und
Fig. 3 eine weitere Einzelheit in einem schematischen Teilquerschnitt.
Der in der Zeichnung dargestellte Heizungskessel (1) mit zwangsweiser Zufuhr der Verbrennungsluft umfaßt einen oberen Brennstoff-Füllraum (3) und einen unteren Brennerraum (4) (unterer Abbrand), wobei vorgenannte Räume durch eine zwischengeordnete Bodenplatte (€) aus Schamott voneinander getrennt sind.
Die zwangsweise Zufuhr der Verbrennungsluft erfolgt insbesondere durch einen saugseitigen Ventilator (20), welcher unmittelbar unterhalb des Rauchgasaustritts (14) an der rückseitigen Kesselinnenwand des Abgaskanals (15) vorgesehen ist. Der Ventilator (20) wird durch einen Antriebsmotor (fl) angetrieben, welcher auf der Außenseite der Kesselrückwand (30) gelegen ist.
Der Ventilator (20) besitzt eine winklige Schutzabdeckung (19) in Form eines Leitblechs, welches sich horizontal quer durch den Abgaskanal (15) erstreckt. Am oben offenen Ende dsr winkligen Schutzabdeckung (19) ist eine erste plane Umstellklappe (18) angelenkt, welche mit einem ersten Stellantrieb (37) antreibend verbunden ist. In der Schutzabdeckung (19) befindet sich eine der der Stirnseite des Ventilators (20) zugeordnete Durchtrittsöffnung (25), welche durch die erste Umstellklappe (18) abgedeckt und vollständig
freigegeben werden kann. In der freigegebenen Stellung schlägt die erste Umstellklappe (18) dicht an die innere im wesentlichen vertikale Abgaskanalwand (7) an.
Im oberen Bereich der Abgaskanalwand (7), weiche den Brennstoff -Füllraum (3) gegenüber dem vertikalen Abgaskanal (15) abtrennt, befindet sich eine obere öffnung (27), welcher eine zweite Umstellklappe (21), eine sogenannte Anheizklappe, zugeordnet ist, welche an ßar Abgaskanalwand (7) schwenkbar angelenkt ist. Ahnlich der ersten Umstellklappe weist auch die zweite Umstellklappe (21) einen zweiten Stellantrieb (38) auf, um die Schwenkbewegung der zweiten Umstellklappe durchzuführen.
Beide Stellantriebe (37, 38) stehen in einer Steuerverbindung mit einem Thermostat (39), dessen Temperaturfühler in den Rauchgasaustritt (14) auf der Rückseite des Heizungskessels (1) hineinreicht. Der Thermostat ist auf eine Steuertemperatur von ca. 150° eingestellt.
Im vertikalen Abgaskanal (15) befinden sich vertikale Wärmetauscher (9). Die im wesentlichen horizontale Oberseite des Abgaskanals (15) ist mit einer Isolierverkleidung (40) versehen.
Die Bodenplatte (6), welche im Querschnitt in Fi &tgr;· 3 gezeigt ist, ist im wesentlichen keilförmig ausgebildet und umfaßt einen zentralen Durchgang, welcher als sogenannte "heiße Brennkammer" ausgebildet ist, in welcher zentral zugeführte sekundäre Verbrennungsluft (8) zugeleitet wird, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben ist.
Der untere Brennerraum (4) nimmt eine zentrale Auffangschale (17) auf. Der Brennerraum (4) ist durch eine untere öffnung (13) bzw. Tür zugänglich während der Brennstoff-Füllraum (3)
im oberen Bereich der Vorderwand (11) des Heizungskessels (1) eine Einfüllöffnung (12) zum Befüllen des Füllraums (3) mit Festbrennstoff besitzt.
Im Bereich der Bodenplatte (6) sind in der Vorderwand (11) Einlaßöffnungen für primäre Verbrennungsluft (2) vorgesehen, welche unmittelbar dicht oberhalb der Bodenplatte (6) seitlich zugeleitet wird, und zwar über zwei Primärluft-Zuführrohre (22, 23). Die Zuführrohre (22, 23) besitzen Mantelbohrungen (24) gemäß Fig. 2, um Primärluft auf das Brenngut im Füllraum (3) einsaugen zu können. Insbesondere/die Hantelbohrungen (24) auf einer Kantelgeraden angeordnet. Von der Vorderwand (11) des Heizungskessels (1) in Richtung Kesselrückwand (30) verjüngen sich die Durchmesser der Hantelbohrungen (24) dergestalt, daß die Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus den Hantelbohrungen im wesentlichen konstant und mithin ein gleichmäßiger Luftaustritt gewährleistet ist. Die Primärluft-Zuführrohre (22, 23) erstrecken sich über die gesamte Tiefe des Füllraums (3), der zusätzlich mit einer Schamottauskleidung (10) praktisch vollständig ausgekleidet ist und zusammen mit der Bodenplatte (6) aus Schamott als Wärmespeicher fungiert.
Der gesamte Heizungekessel (1) ist in einer Isolierverkleidung (16) aufgenommen. Die "heiße Brennkammer11 der Bodenplatte (6) gemäß Fig. 3 ist im Querschnitt herzförmig in strömungsgünstiger Heise aufgebaut, wobei ein Sekundärluft-Zuführrohr (2g) zentral aufgenommen ist, welches seinerseits aufgebaut ist wie die vorgenannten Primärluft- Zuführrohre (22, 23), allerdings mit Hantelbohrungen rechts und links, d.h. auf zwei Mantelgeraden, versehen sind.
Sämtliche Zuführrohre (22, 23, 29) besitzen an der Kesselvorderwand (11) Luftmengen-Reguliereinrichtungen (26) gemäß Fig. 2. Die Luftmengen-Reguliereinrichtung (26) umfaßt ins-
besondere eine stufenlos verstellbare Scheibe (33) bzw. einen stufenlos verstellbaren Teller, deren bzw. dessen axial mittiger Gewindebolzen (34) in einer Halterung (35) in einem Schraubeingriff steht, wobei die die Gewindebohrung aufweisende Halterung (35) seitlich im Zufuhrrohr (22, 23 bzw, 29) auf der Eingangsseite befestigt ist» Die Si-aeibe
(33) waist sinsn größeren Durchmesser auf als das Zuführungsrohr (22, 23 bzw. 29) selbst, wie dies Fig. 2 zu ent nehmen ist. Durch Axia!verstellung der Scheibe (33) kann der Querscl itr. des Eingangskanals jedes Zuführungsroh^ verstellt und mithin die zugeführte Luftmenge reguliert werden. Jede Scheibe (33) weist ssr'txal eine Aussparung (36) (Schlitz &thgr;&iacgr;??&tgr; dergleichen) auf, so daß die Scheibe (33) durch einen Stellstift, Schraubenzieher oder dergleichen, verdreht bzw. verstellt werden.
Die heiße Brennkammer in der Bodenplatte 6 besitzt einen oberseitigen zentralen Lufteinlaß (31) mit einem Querschnitt, der größer ist als der unterseitige Luftauslaß (32) in Richtung Brennerraum (4).
Nachfolgend wird die Funktion des Heizungskessels (1) beschrieben.
Für ein Anheizen des Heizungskessels (1) bis zu einer Abgastemperatur von 150° ist die erste Umstellklappe (18) geschlossen, während die zweite Umstellklappe (21) geofi.net ist. Hierbei befindet sich die erste Umstellklappe im wesentlichen dicht anliegend am Vertikalabschnitt der Schutzabdeckung (19), so daß die Durcht ittsöffnung (25) verschlossen ist. Der Ventilator (20) ist nicht in Betrieb. In der vorgenannten, sogenannten Anheizphase des Heizungskessels (1) gelangen die Rauchgase durch die offene obere öffnung (27) in der Abgaskanalwand (7) direkt zum Rauchgasaus-
tritt (14) auf der Kesselrückseite unter Umgehung des Abgaskanals (15).
Ist die Abgastemperatur von ca. 150° erreicht, werden durch den Thermostat ( ) die beiden Stellantriebe (37, 38) angesteuert zwecks Verschwenkung der ersten Utttiicllklappe (18) bzw. zweiten IMstellklappe (21) in die andere '^etriebe-)Stellung. Die Betriebsstellung beider üins£.elklappen 1st in Fig. 1 in ausgesogener Linie gezeigt. Hierbei 1st die obere öffnung (27) vollständig vex schlossen, während *A -~ Durchtrittsöffnung <?5J vollständig freigegeben ist. Die ers^e Umstelikiappe (1ö) lis !■ hierbei dicht an der vertikalen Abgaskanalwtnd (7) an. *>ie R&uchqase werden nun in Pfsilric^tung (R; angesaugt und in d&Ji (nicht veranschaulichten) Kamin gedrückt. Beist Arueiä betrüb herrscht in den Hantelbohrungen (24) der Primärluft-Zuführrohre (22, 23) sowie im nachgeorkneten Sekundär-Zuführrohr (29) gleicher Unterdruck, wodarc-K die Verbrennungsluft gleichmäßig verteilt wird, wobei die Primärluft und die Sekundärluft die ""-bvelgase optimal miteinander vermischt und zur Verbrennung bringt.

Claims (12)

S chut z anspräche
1. Heizungskessel, mit einem oberen Brennstoff-Füllraum, in den zwangsweise primäre Verbrennungsluft zugeführt wird, und einem nachgeordneten Bx^r-in.raum, in dem die Rauchgase an Wärmetauscherflächen abgegeben und einem Rauchgasaustritt -ugeleitet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des Rauchgasaustritts (14) an &eacgr;..-<&khgr; Kesselinnenwand des Ab^askanals (15) ein mit einer Schutzabdeckung (19) versehener Ventilator (20) angeordnet ist.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Schutzabdeckung (19) eine Umstellklappe (18) angelenkt ist, die zwischen einer ventilatorbetätigten Betriebestellung des Heizungekessels (1), in welcher eine dem Ventilator (20) zugeordnete Durchtrittsöffnung (25) in der Schutzabdeckung (19) freigegeben ist, und einer die Durchtrittsöffnung (25) absperrenden Anheizstellung schwenkbar ausgebildet ist.
3. Heizungskessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der die Durchtrittsöffnung (25) freigebenden Betriebsstellung die Umsteilklappe (18) den Abgaskanal (15) mit Ausnahme der Durchtrittsöffnung (25) vollständig verschließbar ausgebildet ist, d.h. die Umstellklappe (18) gegen die innere im wesentlichen vertikale Abgaskanal wand (7) abdichtet.
4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im oberen Bereich der Abgaskan^lwand (7) eine zweite
Umlenkklappe (21) angelenkt 1st, cU<> in der Anh*>izs4tel· luny des Heizungskesself? (1) eine obere öffnung (27) in der Abgaskanalwand (7) zwischen FuI!raum (3) und Abgaskanal (15) freigibt und in df>r Betriebsstellung die obere öffnung (27) verschließt.
5. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
/IaO. AKa. ava4-a !Imaf al Ilrianna MO\ ttnA A \ a. iiualfa Tlnofali-
klappe (21) Stellantriebe (37) bzw. (38) aufweisen.
6. Heizungskessel nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Rauchgaeauetritt (14) ein Thermostat (39) angeordnet ist, welcher mit den Stellantrieben (37, 38) in einer Steuerverbindung steht.
7. Heizungskessel nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß erste und zweite Umstellklappe als eine einzige winklige Umstellklappe ausgebildet sind, welche entweder an der Schutzabdeckung (19) oder an der inneren Abgaskanalwand (7) angelenkt ist, wobei der der Anlenkstelle benachbarte Schenkel der Umstellklappe die Durchtrittsöffnung (25) der Schutzabdeckung (19) bzw. die obere öffnung (27) der Abgaskanalwand (7) und der der Anlenkstelle entfernte andere Schenkel der Umstellklappe die jeweils andere öffnung (27 bzw. 25) verschließen kann.
S. Heizungskessel nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Schenkel der einzigen Umstellklappe einen Winkel von ca. 90° bilden und daß die Umstellklapepe einen Schwenkbereich von ca. 90° besitzt.
9. Heizungskessel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die winklige Umstellklappe einen einzigen thermostatgesteuerten Stellantrieb aufweist.
10. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzabdeckung (19) des Ventilators (20) ein riifKnVirf ahenriea u4n1r1 4/ta &agr; T-ä 4 &diams;· V\1 a/-iH &iacgr; ef AAaa&r\ Ulniz-Ai /4<s«
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Winkel der gemeinsamen Umstellklappe angepaßt ist.
11. Heizungskessel nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen horizontale Oberseite des Abgaskanals (lü) eine obere Isolierverkleidung (40) aufweist.
12. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (41) des Ventilators (20) an der Außenseite der Kesselrückwand (30) angeordnet ist.
.·» ««- a LAWAIfMfllBwnwiawA aaMWaa -9^kaa«0aU MVa nitoyaUVllV &Lgr;. «^ ^ K7 ^. Sl ,
dadurch gekenn &zgr; e ichnet, daß ein radial durchströmter Ventilator (20) mit Radial flügeln vorgesehen ist.
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