DE3831237A1 - Gasheizkessel mit atmosphaerischem brenner - Google Patents
Gasheizkessel mit atmosphaerischem brennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gasheizkessel mit at
mosphärischem Brenner gemäß Oberbegriff des Haupt
anspruches.
Derartige Heizungskessel sind bspw. nach dem DE-GM
80 02 621 bekannt. Einen ähnlichen Aufbau zeigt ein
Gasheizkessel nach der DE-OS 34 19 730. Beim Verdrän
gerkörper des Heizkessels nach dem DE-GM 80 02 621 han
delt es sich um eine Art topfförmige Brennkammer, die
mit ihrem offenen Ende gegen den darunter angeordneten
atmosphärischen Gasbrenner gerichtet ist. Die Wärme
übertragung an das Wärmeträgermedium kann hierbei also
ausschließlich über die innenberippten Schachtwandungen
erfolgen und da dieser Verdrängereinsatz nicht kühlbar
ist und somit sehr heiß wird, kann mit diesem Verdrän
gerkörper auch nicht NOX-reduzierend auf den Verbren
nungsvorgang eingewirkt werden.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde,
einen Gasheizkessel der gattungsgemäßen Art dahingehend
zu verbessern, daß bei kondensatfester Ausbildung sei
ner heizgasbeaufschlagten Bereiche der zentrale
Schachtbereich innerhalb der Innenberippung ebenfalls
zur Wärmeübertragung an das Wärmeträgermedium ausge
nutzt werden kann und zwar mit der Maßgabe, auch diese
daran beteiligten Elemente hinsichtlich ihrer Fertigung
und Montage auf einfache Weise kondensatfest zu gestal
ten und gleichzeitig NOX-reduzierend auf den Verbren
nungsvorgang einzuwirken.
Diese Aufgabe ist mit einem atmosphärischen Gasheizkes
sel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch
die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und prak
tische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteran
sprüchen.
Wasserführende Verdrängerkörper, die mit dem anderen
äußeren wasserführenden Innenraum eines Heizkesselge
häuses verbunden sind, sind zwar nach der DE-OS
34 25 667 bekannt, hierbei handelt es sich aber nicht
um einen Gasheizkessel der gattungsgemäßen Art, sondern
um einen horizontal angeordneten Heizungskessel mit Um
kehrbrennkammer, wobei der wasserführende Verdrän
gereinsatz lediglich als Nachschaltheizfläche dient,
der die Heiz- bzw. Rauchgase erst zuströmen, nachdem
sie im Umkehrprinzip die Brennkammer verlassen, eine
Umkehrbrennkammer und die diese umgebenden Heizgaszüge,
die die wesentliche Wärmeübertragungsfläche darstellen,
passiert haben. Abgesehen davon, daß diese vorbekannten
Verdrängereinsätze nicht unmittelbar mit der benachbar
ten Wand des wasserführenden Kesselgehäuses verbunden
sind, sondern eine außerhalb des eigentlichen Kesselge
häuses angeordnete Verbindungsleitung aufweisen, wäre
ein solcher Heizkessel mit dem der vorliegenden Art
erst vergleichbar, wenn bei solchen Heizungskesseln der
ganze Nachschaltheizflächenbereich anstelle der Umkehr
brennkammer angeordnet wäre. Beim erfindungsgemäßen
Gasheizkessel liegt also eine Nachschaltheizfläche im
Sinne der vorerwähnten DE-OS gar nicht vor, sondern der
wassergekühlte Verdrängereinsatz befindet sich unmit
telbar im Brennschacht, nimmt dabei angenähert die
Hälfte von dessen Länge in Anspruch und erfordert des
halb keine entsprechende Verlängerung des Um
schließungsgehäuses, wie das beim Heizkessel nach der
DE-OS der Fall ist. Da die Überströmkanäle, die im üb
rigen vorteilhaft ebenfalls doppelwandig ausgebildet
sind, den durch die Innenverrippung gegliederten Heiz
gaszugkanal durchgreifen, nehmen diese ebenfalls an der
Wärmeübertragung teil. Ferner ist der erfindungsgemäße
Verdrängereinsatz fertigungsgünstig topfartig ausgebil
det, was insbesondere insofern für die bevorzugte Aus
führungsform des Verdrängerkörpers von Vorteil ist,
wenn die gasseitige Schale des Verdrängereinsatzes aus
Guß gefertigt wird, welche bevorzugte Ausführungsform
es auch ermöglicht, problemlos bei der Herstellung des
Gußkörpers eine Außenberippung mit vorzusehen. Gleiches
gilt für die anströmseitige Bodenfläche des Verdrän
gereinsatzes, die auf diese Weise denkbar einfach eben
falls mit Übertragungsflächenvergrößerungen in Form von
Noppen oder ggf. Rippen ausgestattet werden kann.
Zweckmäßig kann dabei die äußere Schale des Verdrän
gereinsatzes zweiteilig ausgebildet werden, was einer
sogenannten "Grünausformung" der gasseitigen Schale des
Verdrängerkörpers entgegenkommt. Bei der festen Verbin
dung dieser beiden Teile müssen dabei keine Dichtungs
maßnahmen getroffen werden, da der Verdrängerkörper
eine einteilige, entsprechend formangepaßte Innenschale
aufweist. Wesentlich ist dabei auch bezüglich der Ein
bindung der Überströmkanäle, die gleichzeitig eine
Tragfunktion für den Verdrängereinsatz bilden, daß nur
die innere Wand der Überströmkanäle flüssigkeitsdicht
mit der wasserseitigen, also gekühlten Schale des
Brennschachtes flüssigkeitsdicht verbunden ist, und
zwar aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugt in der
Form, daß die doppelwandigen Überströmkanäle mit ihrer
inneren Wand abgedichtet mit der inneren Schale des Ein
satzes eingeschraubt und am anderen Ende mit der was
serseitigen Schale des Mantels von außen schweißver
bunden sind, wobei die äußere Wand der Überströmkanäle
mit axialem Spiel unter Zwischenschaltung elastischen
Dichtungsmaterials, das natürlich temperaturbeständig
sein muß, zwischen dem wassergekühlten Mantel des
Schachtes und dem Verdrängereinsatz angeordnet ist.
Der erfindungsgemäße Gasheizkessel wird nachfolgend an
hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbei
spielen näher erläutert.
Es zeigt schematisch
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Gasheizkessel;
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Gasheiz
kessel und
Fig. 3 vergrößert eine bevorzugte Ausführungsform
der Überströmkanäle.
Der Gasheizkessel mit atmosphärischem Brenner 26 be
steht aus einem zylindrischen, außen wassergekühlten
und im wassergekühlten Bereich zweischalig ausgebilde
ten und innenberippten Brennschacht 2, in dessen unter
sten Bereich der atmosphärische Gasbrenner 26 und in
dessen oberen Hälfte ein einen im Querschnitt ringför
migen, durch die Innenverrippung gegliederten Heizgas
zugkanal 27 begrenzender Verdrängereinsatz 6 angeordnet
sind, über dem sich eine Abgassammelkammer 7 mit
zentrischem Abgasabzugsstutzen 7′ befindet. Wesentlich
für einen derartigen Gasheizkessel ist nun, daß vom
wassergekühlten, doppelschaligen Mantel 1 des Brenn
schachtes 2, dessen berippte Innenschale durchgreifend,
sich gegenüberliegend untere und zwei obere doppelwan
dige Überströmkanäle 4, 5 in den Verdrängungseinsatz 6
geführt sind, der topfartig und zur Abgassammelkammer 7
hin mit einem Verschlußdeckel 8 versehen, aus einer in
neren Schale 9 und einer formangepaßten äußeren Schale
10 gebildet ist, wobei der Einsatz 6 und die wassersei
tige Schale 1′ des Schachtes 2 mit der inneren Wand 11
der Überströmkanäle 4, 5 flüssigkeitsdicht verbunden
sind. Die gasseitigen Schalen 3, 10 mindestens des
Schachtes 2 und des Einsatzes 6 sind dabei aus Guß ge
bildet, wobei die äußere Schale 10 des Einsatzes 6 zur
berippten Schale 3 des Schachtes 2 hin mit in die Zwi
schenräume der Schachtwandrippen 12 eingreifenden Rip
pen 13 versehen ist (Fig. 2).
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist dabei der Boden 14 der
äußeren Schale 10 des Einsatzes 6 mit Übertragungsflä
chenvergrößerungen 15 in Form von Noppen versehen.
Statt solcher Noppen können auch ohne weiteres bspw.
vom Bodenzentrum aus radial verlaufende Rippen vorgese
hen werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die gasseitige Schale zweiteilig dargestellt und in
dieser Form aus den genannten Gründen in dieser Art
ausgebildet, wobei die beiden Schalenteile 16, 16′ an
ihren gegenseitigen Anschlußrändern 17 mit mehreren
Schlitzen 18 versehen und in den Schlitzen entsprechend
profilierte Ankerprofile 19, wie in Fig. 1 dargestellt,
angeordnet sind. Zwecks möglichst dichter Anlage 9 an
die äußere Schale 10, ist die äußere Schale 10 innen
seitig mit einer bearbeiteten Anlagefläche 10′ verse
hen. Damit die innere Schale 9, insbesondere sind diese
beiden Bereiche der Schalen 9, 10 im Bodenbereich, wie
aus Fig. 1 ersichtlich, an mehreren Stellen fest ver
bunden, für die in der Schale 10 mit Innengewinde ver
sehene Sacklöcher "Fleisch" der dortigen Heizflächen
vergrößerungen 15 vorgesehen sind.
Der Innenraum des Verdrängereinsatzes 6 ist nach oben
zur Abgassammelkammer 7 hin mit einem Verschlußdeckel 8
abgeschlossen. Sofern das gesamte Innenvolumen des Ver
drängereinsatzes 6 mit Wasser gefüllt ist, muß natür
lich dieser Verschlußdeckel 8 abgedichtet auf dem Ein
satz angeordnet werden. Bevorzugt und im Interesse ei
ner schnelleren Druchströmbarkeit des Einsatzes 6 ist
in diesem, ein das Innenvolumen des Einsatzes reduzie
render, ebenfalls topfförmiger Verdrängungskörper 20
angeordnet, der in seiner Form im wesentlichen der
äußeren Form des Einsatzes 6 entspricht, aber kleiner
ist. Dieser Verdrängungskörper 20 ist mit seinem obe
ren, abgekröpften Rand mit der inneren Schale 9 des
Einsatzes 6 verschweißt. Bei dieser bevorzugten Ausfüh
rungsform ist natürlich eine Abdichtung des Verschluß
deckels 8 nicht erforderlich, da einerseits die Abdich
tung durch den Verdrängerkörper 20 erfolgt und der Ver
schlußdeckel 8 lediglich die Abgassammelkammer 7 nach
unten zu begrenzen hat.
Die innenberippte Schale 3 des Schachtes 2 ist in be
kannter Weise aus einzelnen Gußringen 21 gebildet, wo
bei die oberen, im Bereich des Verdrängereinsatzes 6
befindlichen beiden Ringe Schachtwandrippen aufweisen,
die in entsprechender Anzahl in die Zwischenräume der
Rippen 13 der äußeren Schale des Verdrängereinsatzes,
wie vorerwähnt, eingreifen. Die Längen der Rippen 12
sind im Bereich der Überströmkanäle 4, 5 entsprechend
angepaßt. Der unterste Ring 21 hat im Vergleich zu den
oberen Ringen mehr und kürzere Rippen. Die wassersei
tige, aus Stahlblech bestehende Schale 1′ des Schachtes
2 ist vorteilhaft als durchgehender zylindrischer Kör
per ausgebildet, der sich von einem Aufstellsockel 23
bis zur Verschlußdecke 24 der Abgassammelkammer 7 er
streckt. Für die Kühlung dieser Schale 1′ ist der
Stahlblechzylinder von außen im Brennschachtbereich 2,
wie dargestellt, mit einem Kühlmantel 25 umgeben, an
den entsprechende Vor- und Rücklaufanschlüsse ange
schlossen sind, was keiner näheren Erläuterung bedarf.
Um den Wärmeaustausch in diesem Bereich zu intensivie
ren, d.h., die Wärme schnell und intensiv aus der inne
ren Schale 3 abzuführen und in dieser extremen Wärme
dehnungen entgegenzuwirken, ist im Kühlmantel 25 mit
radialem Abstand ein Aufströmzylinder 26 angeordnet,
der in halber Höhe zwischen Brenner 26 und Boden 14 des
Einsatzes beginnt und kurz unterhalb der oberen Über
strömkanäle 5 endet. Diese Ausbildung erfolgt letztlich
auch in Rücksicht darauf, daß die Außenwand des
Schachtes 2 unmittelbar durch die Überströmkanäle 4, 5
mit dem Verdrängereinsatz 6 in Verbindung steht und
schon aus diesem Grunde extremen Dehnungen entgegenge
wirkt werden muß.
Eine weitere diesbezügliche vorteilhafte Ausbildung be
steht unter Verweis auf Fig. 3 darin, daß die doppel
wandigen Überströmkanäle 4, 5 mit ihrer inneren Wand 11
abgedichtet mit der inneren Schale 10 des Einsatzes 6
und am anderen Ende mit der wasserseitigen Schale 1′
des Mantels 2 von außen her schweißverbunden sind. Die
die innere Wand 11 umschließende äußere Wand 11′ der
Überströmkanäle 4, 5 ist dabei mit axialem Spiel unter
Zwischenschaltung elastischen Dichtungsmaterials 27
zwischen dem wassergekühlten Mantel 1 des Schachtes 2
und dem Einsatz 6 angeordnet. Mit einer solchen Ausbil
dung ist im übrigen auch der Einbau des Verdrängerein
satzes 6 erleichtert, da dadurch die beiden Wände 11,
11′ (Rohrabschnitte) von außen her durch entsprechende
Öffnungen 28 in den Schalen 1′, 3 eingeführt werden
können, wobei es dann nur noch einer Schweißverbindung
29 der inneren Wand 11 mit der äußeren Schale 1′ be
darf. Die innere Schale 9 des Einsatzes 6 weist im Ein
bzw. Ausmündungsbereich der Überströmkanäle 4, 5 ent
sprechende Öffnungen 30 auf, wobei der vorteilhaft nach
oben geneigt angeordnete Überströmkanal 4 gewissermaßen
Rücklauffunktion und der obere Überströmkanal 5 Vor
lauffunktion in bezug auf den Verdrängereinsatz 6 hat.
Claims (15)
1. Gasheizkessel mit atmosphärischem Brenner, beste
hend aus einem zylindrischen, außen wassergekühl
ten, im wassergekühlten Bereich zweischalig ausge
bildeten und innenberippten Brennschacht, in des
sen untersten Bereich der atmosphärische Gasbren
ner und in dessen oberen Hälfte ein einen im Quer
schnitt ringförmigen, durch die Innenverrippung
gegliederten Heizgaszugkanal begrenzender Verdrän
gereinsatz angeordnet ist, über dem sich eine Ab
gassammelkammer mit zentrischem Abgasabzugsstutzen
befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum wassergekühlten, doppelschaligen Mantel
(1) des Brennschachtes (2), dessen berippte Innen
schale (3) durchgreifend, mindestens ein unterer
und ein oberer doppelwandiger Überströmkanal (4,
5) in den Verdrängereinsatz (6) geführt sind, daß
der topfartige und zur Abgassammelkammer (7) hin
mit einem Verschlußdeckel (8) versehene Verdrän
gereinsatz (6) aus einer inneren Schale (9) und
einer formangepaßten äußeren Schale (10) gebildet
ist und daß der Verdrängereinsatz (6) und die
wasserseitige Schale (1′) des Schachtes (2) mit
der inneren Wand (11) der Überströmkanäle (4, 5)
flüssigkeitsdicht verbunden sind.
2. Gasheizkessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gasseitigen Schalen (3, 10) mindestens des
Schachtes (2) und des Einsatzes (6) aus Guß gebil
det sind.
3. Gasheizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Schale (10) des Einsatzes (6) zur
berippten Schale (3) des Schachtes (2) hin mit in
die Zwischenräume der Schachtwandrippen (12) ein
greifenden Rippen (13) versehen ist.
4. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Boden (14) der äußeren Schale (10) des
Einsatzes (6) mit Übertragungsflächenvergrößerun
gen (15), wie Noppen oder Rippen, versehen ist.
5. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Schale (9) des Einsatzes (6) mit
dessen äußerer Schale (10) im Bodenbereich an meh
reren Stellen fest verbunden ist.
6. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Schale (10) des Einsatzes (6) in
nenseitig mit einer bearbeiteten Anlagefläche
(10′) für die innere Schale (9) versehen ist.
7. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Schale (10) des Einsatzes (6)
zweiteilig ausgebildet und die beiden Schalenteile
(16, 16′) fest miteinander verbunden sind.
8. Gasheizkessel nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Schalenteile (16, 16′) an ihren ge
genseitigen Anschlußrändern (17) mit mehreren
Schlitzen (18) versehen und in den Schlitzen ent
sprechend profilierte Ankerprofile (19) angeordnet
sind.
9. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß im topfförmigen Einsatz (6) ein das Innenvolu
men des Einsatzes reduzierender, ebenfalls topf
förmiger Verdrängungskörper (20) angeordnet ist.
10. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere berippte Schale (3) des Schachtes
(2) in bekannter Weise aus einzelnen Ringen (21)
gebildet ist.
11. Gasheizkessel nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Abgassammelkammer (7) bildende Teil
des Schachtes (2) eine innere Schale (22) aus
Blech, vorzugsweise Edelstahlblech, aufweist.
12. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wasserseitige Schale (1′) des Schachtes
(2) sich als Zylinder von einem Aufstellsockel
(23) bis zur Verschlußdecke (24) der Abgassammel
kammer (7) erstreckend ausgebildet ist.
13. Gasheizkessel, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die doppelwandigen Überströmkanäle (4, 5) mit
ihrer inneren Wand (11) abgedichtet in die äußere
Schale (10) des Einsatzes (6) eingeschraubt oder eingeschweißt und am
anderen Ende mit der wasserseitigen Schale (1′)
des Schachtes (2) von außen her schweißverbunden
sind.
14. Gasheizkessel nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die innere Wand (11) umschließende äußere
Wand (11′) der Überströmkanäle (4, 5) mit axialem
Spiel unter Zwischenschaltung elastischen Dich
tungsmaterials zwischen den wassergekühlten Mantel
(1) des Schachtes (2) und des Einsatzes (6) ange
ordnet sind.
15. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem den doppelschaligen Mantel (1) des
Brennschachtes (2) umgebenden Kühlmantel (25) mit
radialem Abstand ein Aufströmzylinder (26) ange
ordnet ist, der in halber Höhe zwischen Brenner
(26) und Boden (14) des Einsatzes (6) beginnt und
kurz unterhalb der oberen Überströmkanäle (5) en
det.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |