EP0118874B1

EP0118874B1 - Heizungskessel

Info

Publication number: EP0118874B1
Application number: EP84102424A
Authority: EP
Inventors: Hans Dr. Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1987-09-23
Also published as: DE3466431D1; EP0118874A2; EP0118874A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2.
Die Verschlußtür derartiger Heizungskessel sind mit Isolationsblöcken versehen, wobei die Tendenz besteht, die bisher verwendeten feuerfesten Formteile dieser Isolationsblöcke durch im Saugverfahren verfestigbare Keramikfaserformteile zu ersetzen, die bei sonst gleichen oder besseren Eigenschaften wesentlich leichter sind als bisher verwendete feuerfeste Formteile auf bspw. AI-Fe-Mn-Si-Basis.
Die Wärmedämmfunktion solcher Isolationsblöcke ist insbesondere wichtig an Verschlußtüren von Heizungskesseln mit Umkehrbrennkammer, bei denen die Brennerflamme in der topfartigen Brennkammer umgelenkt wird und die Heizgase auf die Kesseltür zuströmen, wo sie im Bereich einer Umlenkkammer in die Heizgaszüge gelangen. Bei modernen Heizungskesseln bspw. nach der FR-A-2 390 681 ist der Heizgaszug im Querschnitt ringförmig ausgebildet, durch Rippen in Einzelzüge aufgegliedert und umgibt die Brennkammer. Der Isolationsblock der Verschlußtür, die mit einer Dichtungsschnur im geschlossenen Zustand abgedichtet ist, weist zur Brennkammer hin, abgesehen von einem kleinen ringförmigen Vorsprung, eine in bezug auf die Brennkammerlängsachse senkrechte Stirnfläche auf, hat einen beträchtlichen Abstand zu den Heizgaszugeinmündungen und begrenzt damit die Umlenkkammer.
Eine gewisse Problematik stellt hierbei neben der Wärmedämnung die anzustrebende gleichmäßige Beaufschlagung der Einzelzüge dar, bei denen natürlich die Tendenz vorliegt, daß die Züge von unten nach oben in stärkerem Maße beaufschlagt werden. Mehr oder weniger aufwendige Maßnahmen einer solchen Verteilung entgegenzuwirken sind bisher entweder in bzw. an den Heizgaszügen selbst getroffen worden oder in bzw. an der Rauchgassammelkammer, in die die Heizgaszüge ausmünden, was zum einen zusätzlich zu fertigende und einzubauende Elemente erfordert und zum anderen eine Behinderung für den Reinigungsvorgang der Heizgaszüge darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem Heizungskessel der eingangs genannten Art die erforderlichen Maßnahmen zur besseren Heizgasverteilung auf die Züge zu vereinfachen und diese an einem Element zu treffen, das sowieso vorgesehen werden muß und das automatisch den Zugang zu den Heizgaszügen freistellt, wenn die Tür geöffnet wird.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Anspruches 1 oder 2 Erfaßte gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruches 3.
Diese problemlose und einfache Gestaltung des Isolationsblockes für die Verschlußtür des Heizungskessels macht weitgehend andere, der vorerwähnten nachteiligen Strömungstendenz entgegenwirkende Maßnahme an den Heizgaszügen oder in der hinteren Rauchgassammelkammer- und -abzugskammer entbehrlich, die im Grunde immer aufwendiger sind.
Durch diese neue Form und Anordnung des Isolationsblockes wird der Querschnitt der Umlenkkammer des Heizungskessels oben bzw. nach oben hin entsprechend reduziert und damit der Zuströmwiderstand erhöht, was insgesamt in bezug auf alle Heizgaszüge zu einer besser verteilten Beaufschlagung der Heizgaszüge führt, wobei aber auch der sonst insbesondere obere Bereich der Umlenkkammer nicht mehr in dem Maße mit Wärme belastet wird, wie das bei sonst üblichen ebenflächigen Isolationsblöcken und auch beim Isolationsblock nach der FR-A-2 390 681 der Fall ist.
Der Isolationsblock läßt sich natürlich mit allen feuerfesten Materialien verwirklichen, d.h., nicht nur mit dem vorerwähnten Keramikfasermaterial.
Da die brennerseitige Verschlußtür auf dem die Kesselstirnwand überragenden Rand des Kesselteiles bzw. des die Heizgase führenden Rohres sitzt, das die Brennkammer und die Heizgaszüge enthält, liegt unvermeidbar ein Ringspalt vor, der nach innen vom Isolationsblock und nach außen vom Türanschlußrandbereich des erwähnten Rohres begrenzt wird. Dieser Spalt stellt praktisch einen Wärmeleitkanal zur metallischen Verschlußtür dar, der sich durch eine beträchtliche Temperaturerhöhung der Tür bemerkbar macht, zumal ja die Umkehrflamme voll auf diesen Bereich zurückströmt. Diese Beaufschlagung bzw. Wärmebelastung der Verschlußtür ist zwar durch die besondere Formgebung des Isolationsblockes schon beträchtlich gemildert, aber eine vorteilhafte Weiterbildung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Isolationsblock besteht zusätzlich darin, daß man unmittelbar vor dem Isolationsblock eine Ringblende anordnet. Welche Art der Blendenausbildung, d.h. umlaufende Rippe, Wandungssicke od. dgl. angewendet wird, hängt letztlich von der speziellen Kesselkonstruktion ab.
Liegt das hier interessierende Kesselteil in Form eines einfachen Rohrzuges aus Stahlblech vor, so kann dieser mit einer entsprechend tiefen, nach innen und umlaufenden Sicke oder mit einem eingeschweißten Blechring versehen werden.
Sollten im Rohrzug gegossene Heizflächen eingesetzt sein, die in der Regel aus mehreren Gußringen bestehen, so kann die Blende direkt am letzten Gußring mit angeformt sein. Wesentlich ist dabei im Prinzip immer nur, daß die Spaltöffnung abgeschirmt wird und nicht unmittelbar für eine Einstrahlung der Wärme zugänglich ist.
Diesbezügliche Messungen haben ergeben, daß durch eine solch einfach zu verwirklichende Blendenanordnung im unmittelbaren Bereich vor der Spaltöffnung eine etwa 10 bis 30 %-ige Reduzierung der diesbezüglich sonst auftretenden Wärmeverluste erreicht werden kann.
Der erfindungsgemäße Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erjäutert.
Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das brennerseitige Teil eines Heizungskessels mit Verschlußtür und Isolationsblock;
> Fig. 2, 3 weitere Ausführungsformen des lsolationsblockes;
Fig. 4 in Ansicht eine besondere Ausführungsform des Isolationsblockes;
Fig. 5 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 4 längs Linie V - V in Fig. 4;
Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 durch das brennerseitige Teil eines Heizungskessels in besonderer Ausführungsform, bei dem das rohrförmige Heizkesselteil nur aus Stahlblech besteht und
Fig. 7 einen entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform.

Ungeachtet der unterschiedlichen Formen ist der Formkkörper aus feuerfestem Material durchgehend in den Fig. 1 bis 7 mit 1 bezeichnet. Die brennerseitige Umlenkkammer ist mit 4 bezeichnet, von der aus die Flamm- bzw. Heizgase in die Zuströmöffnungen 15 der Heizgaszüge 16 einströmen, wobei sich aufgrund der Temperaturen eine bevorzugte Anströmung der in der oberen Hälfte des jeweiligen Heizungskessels verlaufenden Heizgaszüge 16 ergibt, der aber durch entsprechende Ausformung des Isolationsblockes 1 entgegengewirkt wird und zwar durch eine entsprechende Gestaltung bzw. Anordnung der beaufschlagten Fläche 2 des Isolationsblockes 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist dafür die ganze Fläche 2 leicht geneigt ausgebildet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist nur die obere Hälfte geneigt und bei der nach Fig. 3 ist eine Abstufung 2' vorgesehen, d.h. der Block ist in der oberen Hälfte dicker gehalten als die untere Hälfte des Isolationsblockes 1.
Da sich dabei in der Umlenkkammer 4 in der oberen Hälfte entsprechend reduzierte Querschnitte ergeben, wenn die Verschlußtür 7 verschlossen ist, wird damit der Widerstand bereits vor den Zuströmöffnungen 15 der Heizgaszüge 16 erhöht, so daß dadurch die Heiz- bzw. Rauchgase in stärkerem Maße auch die untenliegenden Heizgaszüge anströmen, da dafür die Umlenkkammer 4 größere Anström- bzw. Uberströmquerschnitte bietet. Wie erkennbar, ist aber auch der Weg durch den Spalt 9 bis zur Verschlußtür 7 länger und damit auch deren Wärmebeaufschlagung reduziert.
Möglich ist aber auch eine Ausbildung des Isolationsblockes 1 gemäß Fig. 4, 5, bei dem nur die in Axialprojektion vor den Heizgaszügen befindlichen Bereiche des Isolationsblockes 1 entsprechend ausgebildet sind. Gemäß Fig. 4, 5 stellt sich diese Ausführungsform in Form eines Kreisringes 2" dar, dessen beaufschlagte Fläche insgesamt im Sinne der Fig. 1 geneigt ist, oder in Form eines Kreisringabschnittes 2'" mit entsprechend geneigter Anströmfläche 5.
Mit 6 ist die zentrische Öffnung für den Durchgriff des Brenners 19 bzw. Brennerflammrohres bezeichnet, der außen an der Verschlußtür 7 sitzt. Diese problemlose und einfache Gestaltung des Isolationsblockes 1 macht weitgehend andere, der vorerwähnten nachteiligen Strömungstendenz entgegenwirkende Maßnahmen an den Heizgaszügen 16 oder in der hinteren Rauchgassammelkammer (nicht dargestellt) entbehrlich, die im Grunde immer weitaus aufwendiger sind. In den Fig. 6, 7 sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, nämlich die Brennkammer mit 8, der Isolationsblock mit 1, der Türanschlußrandbereich mit 20, der zur Verschlußtür 7 führende Spalt mit 9, mit 10 die Spaltöffnung und mit 6 die unmittelbar vor der Spaltöffnung 10 angeordnete Blende, die im Fall der Fig. 6 durch eine in das Rohr 21 aus Stahlblech nach innen ausgeprägte bzw. durch Einrollen gewonnene Sicke 13 gebildet ist und im Fall der Fig. 7 durch eine an einem eingesetzten Gußring mit angegossene, insgesamt ringförmige Rippe 12.

Claims

1. Heizungskessel mit einer ringsum von Heizgaszügen umgebenden, etwa waagrecht liegenden Umkehrbrennkammer und einer die Brennkammer begrenzenden, den Brenner tragenden Verschlußtür, an der brennkammerseitig ein scheibenförmiger Isolationsblock aus feuerfestem Material und eine im geschlossenen Zustand der Tür am Ende eines vom Isolationsblock und Türanschlußrandbereich begrenzten Spaltes sitzende Dichtungsschnur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die brennkammerseitige Fläche (2) des Isolationsblocks (1) mindestens im Bereich seiner oberen Hälfte zur Brennkammer hin geneigt ist, wobei die Neigung, von oben nach unten gesehen, zur Verschlußtür hin verläuft.

2. Heizungskessel mit einer ringsum von Heizgaszügen umgebenden, etwa waagrecht liegenden Umkehrbrennkammer und einer die Brennkammer begrenzenden, den Brenner tragenden Verschlußtür, an der brennkammerseitig ein scheibenförmiger Isolationsblock aus feuerfestem Material und eine im geschlossenen Zustand der Tür am Ende eines vom Isolationsblock und Türanschlußrandbereich begrenzten Spaltes sitzende Dichtungsschnur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die brennkammerseitige Fläche (2) des Isolationsblocks (1) im Bereich ihrer oberen Hälfte und in bezug auf die untere Hälfte zur Brennkammer hin vorspringend ausgebildet ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) des Isolationsblockes (1) in Form eines Kreisringes (2") bzw. eines Kreisringabschnittes (2"') ausgebildet ist.

4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umlenkkammer (4) unmittelbar vor dem vom Isolationsblock (1) und dem den Türanschlußrandbereich (20) begrenzenden Spalt (9) eine die Spaltöffnung (10) abschirmende Blende (11) angeordnet ist.

5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (11) in Form einer am Türanschlußrandbereich (20) angeordneten umlaufenden Rippe (12), Wandungssicke (13) od. dgl. ausgebildet ist.