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Heizkessel für Öl- bzw. Gasfeuerung
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Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für Ö1- bzw. Gasfeuerung,
bestehend aus einem Kesselwassermantel mit einer zylinderförmigen Brennkammer, die
von einem mit einem Ende der Brennkammer in Verbindung stehenden ringzylindrischen
Heizgaszug umgeben ist, der durch mehrere parallel zur Brennkammerachse angeordnete
und über den Umfang des Heizgaszugs verteilte Längsprofile in mehrere Kanäle aufgegliedert
ist.
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Bei Heizkesseln der vorgenannten bekannten Art wird der ringzylindrische
Heizgaszug außen von einer durch den Kesselwassermantol gekiihlten zylindrischen
EesselkBrperwandung begrenzt und innen von der zylindrischen Umfangswandung einer
wassergekühlten oder auch ungekühlten Brennkæmmertrommel begrenzt. Die Aufgliederung
des ringzylindrischen Heizgaszuges durch die zwischen der Kesselkörperwandung und
der Umfangswandung der Brennkammertrommel angeordneten Längsprofile erfolgt hierbei
zu mehreren Zwecken. Einerseits wird durch die Längsprofile die wärmeübrtragungsfähige
Kesselheizfläche vergrößert und die Wärmeabgabe von den den Heizgaszug durchströmenden
Verbrennungsgasen an die wassergekühlte Kesselkörperwandung oder auch an die wassergekühlte
Umfangswandung der Brennkammertrommel verbessert. Andererseits wirken die Längsprofile,
die sich auch schon in der Anfahr-Phase des Heizkessels rasch erhitzen,
einer
Tröpfchenbildung durch Taupunkt-Kondensation und mithin einer Korrosion auf denjenigen
Seiten der Kesselkörperwandung und ggf. wassergekühlten Brennkammerumfangswandung
entgegen, die dem Heizgaszug zugekehrt sind.
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Ferner können die Längsprofile zur gegenseitigen radialen Abstützung
der beiden vorgenannten Wandungen herangezogen werden, um dann die beiden Wandungen
mit geringerer Wandstärke ausbilden zu können. Ein Heizkessel dieser Art ist beispielsweise
aus dem DE-Gebrauchemuster 76.11647 bekannt.
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Bei diesem Heizkessel bestehen die Längsprofile aus U-Profilen, die
mit den Enden ihrer Profilschenkel an die von der wassergekühlten Kesselkörperwandung
gebildete äußere oder an die von der Umfangswandung der Brennkammertrommel gebildete
innere Begrenzungswand des Heizgaszuges angeschweißt sind, und die, um auch zwischen
den Profilschenkeln jeweils zweier bea«¢hbarter U-Profile Kanäle auszubilden, mit
einem Abstand voneinander angeordnet sind und angeordnet sein müssen. Bei dieser
Ausgestaltung sind für die Verschweißung jedes U-Profils mit einer der beiden Begrenzungswände
des Heizgaszuges zwei Schweißnähte erforderlich, um beide Profilschenkel des U-Profils
gut wärmeleitend mit der Begrenzung3wand zu verbinden, namentlich mit der als Kesselheizfläche
wassergekühlt ausgebildeten Begrenzungswand. Auch wenn für einen Heizkessel mit
kleiner Leistung aus Kosteneraparnisgründen eine nicht wassergekühlte Brennkammertrommel
angewendet wird und die U-Profile so angeordnet werden, daß ihre Profilbasis radial
innen liegt und ihre Profilschenkel an die wassergekühlte
äußere
Begrenzungswand angeschweißt werden, muß bei dem bekannten Heizkessel notwendigerweise
ein eingeschobener Trockenbrennkammerzylinder vorhanden sein, damit die zwischen
den Profilschenkeln der in Abständen voneinander angeordneten U-Profile befindlichen
freien Räume radial nach innen verschlossen werden. Ohne einen solchen eingeschobenen
Zylinder wären die einzelnen Kanäle des Beizgaszuges nicht mehr eindeutig definiert
und wäre die mit den U-Profilen bezweckte Aufgliederung des Heizgaszuges wertlos
und der Heizkessel nicht funktionsfähig.
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Ausgehend von einem Heizkessel der eingangs genannten Art besteht
die erfindungsgemäße Ausbildung in erster Linie darin, daß die Längsprofile als
Hohlprofile mit einem drei.
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eckförmigen Querschnitt ausgebildet sind und daß die Hohlprofile an
einer Ecke ihres Dreieckquerschnittes an der äußeren, von dem Kesselwassermantel
umgebenen Begrenzungswand des ringzylindrischen Heizgaszuges befestigt sind und
an ihren beiden anderen Ecken sich einander berührend angeordnet sind. Diese Ausgestaltung
hat namentlich für Heizkessel mit sehr kleiner Heizleistung, die innerhalb des ringzylindrischen
Heizgaszuges eine nicht wassergekühlte Trockenbrennkammer besitzen, große Vorteile.
Gegenüber U-Profilen wird bei ungefähr gleicher Rippenoberfläche für die Verschweißung
der Dreiecksprofile mit der äußeren Begrenzungswand des ringzylindrischen Heizgaszuges
nur eine einzige Schweißnaht benötigt, um beide Dreiecksseiten, die in der Befestigungaecke
des Dreiecksprofils zusammenlaufen,
gut wärmeleitend mit der äußeren
Begrenzungswand zu verbinden. Hierbei kann vorteilhafterweise gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung die äußere Begrenzungswand mit eingestanzten, entlang von
Mantellinien verlaufenden Schlitzen versehen sein, in die die Befestigungsecken
der Dreiecksprofile eingesohweißt sind, so daß die Dreieoksprofile bei der Kesselherstellung
bequem und mit einfachen Schweißapparaturen von der freiliegenden Außenseite der
Begrenzungswand her wärmeleitend und waaserdict mit der Begrensuagswand verschweißt
werden können. In einfacher Weise können die Dreiecksprofile aus Blechstreifen gebogen
sein, wobei die Trennfuge zwischen den Blechßtreifserkndern auf der der Befestigungsecke
gegenüberliegenden Dreiecksseite liegt, die mit der Brennkammer, vorzugsweise mit
einer eingeschobenen Trockenbrennkammer aus einem dünnwandigen hitzebeständigen
Zylinder, wärmeleitend in Berührung steht. Diese Trockenbrennkammer schirmt die
Dreiecksprofile gegen eine direkte Flammenbeaufschlagung der Brennerfeuerung ab
und kann ihre Wärme über die Dreiecksprofile an die äußere Begrenzungswand und an
das Kesselwasser abgeben. Weil aber dieDreiecksprofile sich an ihren beiden anderen
Ecken in Umfangsrichtung aneinanderreihen, bilden die der Schweißnaht bzw. Befestigungsecke
gegenüberliegenden Dreiecksseiten der Dreiecksprofile selber schon eine Art innere
Begrenzungswand des ringzylindrischen Heizgaszuges, so daß nicht unbedingt noch
ein weiterer Chromatahl-Zylinder als Trockenbrennkammer eingeschoben sein muß, sondern,
falls eine eingeschobene Trockenbrennkammer aus irgendeinem Grunde
einmal
defekt werden sollte oder nicht vorhanden ist, trotzden noch die Wirkung des in
einzelne Kanäle aufgegliederten ringzylindrischen Heizgaszuges erhalten bleibt und
die Funktion des erfindungsgemßen Heizkessels gevAhrleistet ist.
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In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Heizkessels dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt des Heizkessels,
Fig. 2 einen Querschnitt des Heizkessels, Fig. 3 einen vergrößerten Auszug aus der
Figur 2, Fig. 4 eine Seitenansicht des Auszuges der Figur 3, Fig. 5 bis 7 in Darstellungen
analog den Figuren 1 bis 3 eine Variante des Heizkessels.
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Der für d'l-bz'r. Gasfeuerung eingerichtete und für kleine Heizleistungen
vorgesehene Heizkessel besitzt einen Kesseluassermantel 1 mit einer zylindrischen
Kesselkörperwandung 2.
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In dem von dem Kesselwassermantel 1 eingeschlossenen Raum ist eine
eingeschobene Trockenbrennkammer 3 angeordnet, deren hinteres Ende verschlossen
ist und in deren vorderes Ende ein auf einer Kesseltüre 4 angeordneter Brenner einmündet.
Zwischen der Trockenbrennkammer 3 und dem Kesselwassermantel 1 liegt ein ringzylindrischer
Heizgaszug 5.
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wobei die vassergekühlte Kesselkörpervandung 2 die äußere Begrenzungssand
2 des Heizgaszuges 5 ist. Der Heizgaszug 5 steht am vorderen Ende mit dem vorderen
Ende der Trockenbrennkammer 3 und am hinteren Ende mit einem Rauchstutzen 6 an der
Kesselrückwand 7 des Heizkessels in Verbindung. Der
ringzylindrische
Heizgaszug 5 ist durch mehrere Längsprofile, die parallel zur Achse der Trockenbrennknmmer
und gleichmäßig über deren Umfang verteilt angeordnet sind, in mehrere Kanäle 8
und 9 aufgegliedert. Diese Längsprofile sind als Hohlprofile 10 mit dreieckfdrmigem
Querschnitt ausgebildet. Die Hohlprofile 10 sind mit einer Ecke 11 ihres Dreieckquerschnittes
an die äußere Begrenzungswand 2 angeschweißt und derart dicht beieinander angeordnet,
daß sie sich an ihren beiden anderen Ecken 12 berühren. Dadurch bilden die den Befestigungsecken
11 gegenüberliegenden Dreieckseiten 13 der dreieckfö,rigen Hohlprofile 10 eine zylinderförmige
innere Begrenzungswand für den ringzylindrischen Heizgaszug 5, so daß allein durch
diese Ausbildung und Anordnung der Hohlprofile 10 sowohl die Kanäle 8 als auch die
Kanäle~9 radial nach innen geschlossen sind und eindeutig definiert sind und also
auch ohne eingeschobene Trockenbrennkammer 3 der aufgegliederte ringzylindrische
Heizgaszug 5 voll funktionsfähig ist. Die Trockenbrennkammer 3 steht mit diesen
Dreiecksseiten 13 wärmeleitend in Berührung und schirmt die Hohlprofile 10 gegen
eine direkte Beaufschlagung mit der Brennerflssme ab und gibt ihre Wärme über die
Hohlprofile 10 und die äußere Begrenzungswand 2 an das Kesselwaeser ab. Die dreieckförmigen
Hohlprofile 10 sind aus Blechstreifen gebogen, wobei die Trennfuge zwischen den
Blechstreifenrändern auf der der Befestigungsecke 11 gegenüberliegenden Dreieckseite
13 liegt, eo daß der Wärmefluss von der Trockenbrennkammer 3 bzw. Dreiecksseite
13 zur äußeren Begrenzungswand2
nicht durch eine Trennfuge in einer
der beiden anderen Dreiecksseiten unterbrochen ist. Die Trennfuge 14 braucht nicht
zugeschweißt zu sein, da sie einerseits sehr schmal bemessen werden kann und andererseits
außerdem durch die eingeschobene Xtockenbrennkammer 3 verdeckt wird. Die äußere
Begrensungowand 2 ist mit längsverlauf enden eingestanzten Schlitzen 15 versehen,
in die die Befestigungsecken 11 der Hohlprofile 10 durch eine einzige Schweißnaht
16 warmeleitend und wasserdicht eingeschweißt sind und in einfacher Weise von der
Außenseite der Begrensungswand 2 her eingeschweiß werden kennen In weiterer vorteilhafter
Ausgestaltung des Heizkessels ist der Rauchstutzen 6 an der Kesselrückwand 7 etwa
koaxial zur Brennkammerlangsachse angeordnet, so da9 er nicht in einer Linie mit
Kanälen 8 und 9 an einer Umfangsstelle des Heizgaszuges 5 liegt.
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Ferner ragt der Rauchstutzen 6 nach innen über die Kesselrückwand
7 vor und ragt er bis auf einen vorbestimmten Abstand von dem geschlossenen hinteren
Brennkammerende in den scheibenförmigen Rauchgassammelraum 17 zwischen Kesselrückwand
7 und hinterem Brennkammerende hinein. Mit dieser Anordnungsweise des Rauchstutzens
6, bei der alle aus den Kanälen 8 und 9 austretenden Verbrennungsgase zunächst in
den breiteren ringartigen äußeren Teil des Rauchgassammelraumes 17 strömen und danach
dadurch den verengten Strömungsquerschnitt zwischen dem geschlossenen hinteren Brennkammerende
und dem Eintrittsende des Rauchrohres in das Rauchrohr eintreten, wird eine Schalldämpfwirkung
des Rauchgassammelraumes 17 erreicht, die einer
Fortpflanzung von
Flammengeräuschen der Brennerfeuerung aus dem Heizkessel in den Kamin entgegenwirkt.
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Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen
Heizkessels. Hier erstrecken sich die dreieckförmigen Hohlprofile 10, die sich an
ihren Ecken 12 berühren, nur über den vorderen Teil der axialen Länge einer Trockenbrennkammer
3, die in diese HohlproBile 10 eingeschoben ist und deren Dreiecksseiten 13 berührt
und deren vorderes Ende mit dem Heizgaszug 5 in Verbindung steht und deren hinteres
Ende geschlossen ist. An diese Hohlprofile 10 schließen sich dreieckförmige Hohlprofile
18 an, die den hinteren Teil der axialen Länge der Trockenbrennkammer 3 umgeben
und bis in den Rauchgassammelraum 17 reichen, der zwischen dem geschlossenen hinteren
Ende der Trockenbrennkammer 3 und der den Rauchgasstut zen 6 aufweisenden Kesselrtekwand
7 gebildet ist. Diese dreieckförmigen HohlproPile 18 sind ebenfalls mit ihrer Befestigungsecke
11 an der äußeren Begrenzungswand 2 befestigt, sie sind jedoch mit einer kleineren
radialen Höhe als die dreieckförmigen Hohlprofile 10 ausgebildet, so daß sie zwischen
ihren benachbarten Ecken 19 eine Lücke 20 aufweisen und zwischen ihrer der Befestigungsecke
11 gegenüberliegenden Dreiecksseite 21 und der Trockenbrennkammer 3 einen Ringspalt
22 bilden. Ferner ist die Trockenbrennkammer 3 axial verstellbar angeordnet, so
daß die axiale Länge des Ringspaltes 22 verändert werden kann, wie in der Figur
5 strichpunktiert angedeutet isti Diese-Variante hat folgenden Vorteil Die von den
Hohiprofilen 18 umschlossenen Kanäle 23 werden praktisch bis zu ihrem Ende von den
aus den
Kanälen 8 eintretenden Verbrennungsgasen durchströmt. Hingegen
können die aus den Kanälen 9 in die zwischen den Hohlprofilen 18 gebildeten Kanäle
24 eintretenden Verbrennungsgase, die teilveise auch durch die Lücken 20 hindurchtreten
und in dem Ringspalt 22 weiterströmen, schon vor dem Ende der Hohlprofile 18 aus
den Kanälen 24 und aus dem Ringspalt 22 in den Rauchgassammelraum 17 austreten.
Wird die Trockenbrennkammer 3 in dem Heizkessel nach vorn verschoben, können die
in den Kanälen 24 und in dem Ringspalt 22 strömenden Verbrennungsgase auf einem
verkürzten Weg zu dem Rauchgasstutzen 6 gelangen, vodurch eine Erhöhung der Abgastemperatur
herbeigeführt werden kann. Steht hingegen die Trockenbrennkammer 3 in der in Figur
5 strichpunktiert dargestellten hintersten Position, werden die Yalas 24 und der
Ringspalt 22 auf möglichst langem Weg durchströmt und wird praktisch die ganze Länguo
der Hohlprofile 18 von den Verbrennungsgasen bestrichen, wodurch mehr Heizfläche
zur Abgabe der Wärme der Verbrennungsgase an das Kesselwasser zur Verfügung steht
und eine tiefere Abgastemperatur bewirkt vird.
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Mit dieser Variante der erfindungsgemäßen Kesselausbildung besteht
also die Möglichkeit, die Abgastemperaturen in bestimmten Grenzen zu variieren.
Wenn also der Heizkessel für eine bestinumte Nennleistung bei voller Bestreichung
seiner Heizflächen für eine Abgastemperatur von beispielsweise 1600 C ausgelegt
ist, kann bei Vorhandensein eines gut isolierten oder korrosionsfesten Kamins die
Abgastemperatur auf diesen tiePsten Wert eingestellt und belassen werden. Liegt
hingegen ein großdimensionierter Kamin oder beispielsweise bei Altbauten ein alter
Kamin vor, bei denen durch zu niedrige Abgastemperaturen im
Kamin
eine Versottungsgefahr besteht, braucht nicht der Heizkessel mit einer Uberlastung
betrieben zu werden, die beispielsweise zu Uberhitzungen und Beschädigungen seiner
HeizElAchen führen kann, sondern kann durch Verschieben der Trockenbrennkammer in
die vordere Position eine einfache Abgastemperaturregulierung vorgenommen werden
und die Abgastemperatur auf beispielsweise 230 bis 2400 C erhöht werden, wodurch
zvar mehr feuerungstechnische Verluste entstehen, jedoch eine BeschAdigung des Kamins
durch Kondenswasser vermieden wird.