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Wechselbrand-Heizungskessel
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Die Erfindung betrifft einen Wechselbrand-Heizungskessel gemäß Oberbegriff
des Hauptanspruches.
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Wechselbrand-Heizungskessel der genannten Art sind allgemein bekannt
und seit langem in Benutzung.
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Solche Heizkessel gewinnen wieder zunehmend an Bedeutung und der größere
Herstellungsaufwand gegenüber "normalen" Heizungskesseln rechtfertigt sich in Rücksicht
auf die gestiegenen Energiekosten und die Verfügbarkeit der einen oder anderen Brennstoffart.
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Außer den eingangs genannten Wechselbrandkesseln sind auch solche
bekannt, bei denen auf den Feststoffkessel einfach ein Heizkessel für flüssige oder
gasförmige Brennstoffe, wasserführend verbunden, aufgesetzt ist.
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Ferner ist schon ein Heizkessel für Wechselbrand vorgeschlagen worden,
bei dem in einem zylindrischen, wasserführenden Gehäuse im rohrförmigen Innenraum
mittig eine Trennwand eingefügt ist, so daß beidseitig zur Trennwand Brennkammern
für unterschiedliche Brennstoffe verfügbar sind.
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Solche Heizungskessel müssen zwangsläufig einen Kompromiß darstellen,
und zwar zwischen Herstellungskosten
und funktioneller Energieumsetzbarkeit,
für die es heute bei den enorm gestiegenen Energiekosten gilt, diese soweit wie
nur irgend möglich zu verbessern, wobei es schon wesentlich ist, zumindest die Wärmeverluste
zu vermeiden bzw. zu reduzieren, die sich bisher bei den bekannten Wechselbrandkesseln
allein schon dadurch ergaben, daß bei Betrieb der einen Brennkammer sich zwangshäufig
Wärmeabstrahlungsverluste im Bereich der anderen einstellen. Auch der Gestaltung
des Übergangsbereiches von der einen Brennkammer zur anderen - wie er bei Wechselbrandkesseln
der eingangs genannten Art gegeben ist -wurde bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt,
d.h. man hat einfach für die Flüssig/Gas-Brennkammer im oberen Bereich eine in die
Feststoffbrennkammer mündende Öffnung vorgesehen.
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Ausgehend von Wechselbrandheizkesseln der eingangs genannten Art,
die zu bevorzugen sind, weil ihr Herstellungsaufwand immer noch geringer ist als
der eines kombinierten Kessels aus zwei praktisch voneinander separat zu fertigenden
Kesseln und weil bei solchen Kesseln gemeinsam von beiden Brennkammern aus bestreichbare
Bereiche vorliegen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen solchen Heizungskessel
dahingehend zu verbessern, daß der gemeinsam von beiden Brennkarnmern bestreichbare
Bereich hinsichtlich der möglichen Wärmeumsetzung und Strömungsführung optimiert
wird, und zwar unter Beachtung
dessen, daß bei Wechsel der Brennstoffart
der jeweilig andere restliche wasserführende Kesselteil von der im anderen Kessel
teil erzeuyten Wärme weitgehend unberührt bleibt.
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Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs genannten
Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches ErEaßte gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
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Die Elemente an der Unterseite des Zugbodens (bzw.
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Decke beider Brennkammern) dien ¢ dazu, die Heizfläche der Decke zu
vergrößern uund außerdem dazu, daß die Verbrennungsgase nicht unmittelbar durch
den Spalt abströmen, mit dem die Brennkammer für Ö1 oder Gas mit dem Festbrennstoffkesselteil
verbunden ist.
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An der Decke der Brennkammer sind quer zur Längsachse des Kessels
beispielsweise U-Profile aufgeschweißt, die dazu führen, daß die Flamme, die von
der Seite in diese Brennkammer schlagt, an der gegenübcrlicgenden Wand nach oben
abgelenkt wird, dann an der Decke durch die Elemente und durch die hohe Geschwindigkeit
der Gase und Flammen quer zur Kessellängsrichtung zurückgelenkt wird. Die Flammen
und Gase bilden gewissermaßen einen Kreislauf, bevor sie durch den Spalt
in
den Festbrennstoffkessel abziehen.
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Die Wärmeabgabe in der Öl-Gasbrennkammer, insbesondere an der Brennkammerdecke
wird wesentlich erhöht. Ein weiterer sttc wichtiger Vorteil besteht darin, daßwdie
Verbrennungsgase über die ganze Breite des Spaltes beim Überströmen in den Festbrennstoffkessel
gleichmäßiger verteilen. Ohne die Elemente an der Decke der Brennkammer würden die
Verbrennungsgase hauptsächlich an der Seite des Spaltes in das Festbrennstoffkesselteil
ziehen, die dem Flammeneintritt gegenüberliegt und sich in den ZugheizElächen nicht
über die ganze Kesselbreite anschließend verteilen, wodurch nachteilig die Abgastemperatur
höht würde.
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Die Unterseite der Decke der Festbrennstoffkammer hat aufgeschweißte,
in Längsachse des Kessels verlaufende Elemente, so daß die Verbrennungsgase, die
aus dem Spalt in das Festbrennstoffkesselteil übertreten und an der Decke der Feucrung
entlangströmen, durch die aufgeschweißten Profile an der Unterseite der Decke über
die ganze Breite der Decke verteilt nach vorne strömen und am Ende der Decke nach
oben in den Heizgaszug. Man erhält also durch diese Ausbildung eine gleichmäßiwgere
und bessere Verre,ilung der Verbrennungsgase, eine gleichmäßigere Beaufschlagung
der Heizfläche und damit eine niedrigere Abgastemperatur.
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Der Optimierungszilsetzung für einen solchen Kessel wäre
damit
allein aus den genannten Gründen nicht genügt, da wasserseitig der Wärmeumsetzungsgewinn
ggf. durch zu große Abstrahlungsverluste in der jeweils anderen Kammer wieder aufgehoben
würde. Mit dem diesbezüglich weiteren Merkmal wird aber erreicht, daß sich der jeweils
andere Kesselteil unterhalb des Heizgaszuges nicht bzw. nicht wesentlich aufheizen
kann.
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Der erfindungsgemäße Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen
Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel in etwas anderer Ausführungsform;
Fig. 3 einen Querschnitt durch in Heizungskessel gemäß Fig. 1 etwa in Höhe der Linie
III-III; Fig. 4 einen Querschnitt durch den Heizungskessel gemäß Fig. 2 etwa in
Höhe der Linie IV-IV und Fig. 5 eine Ansicht des Zugbodens von den Brennkammern
aus.
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In den stark schematisierten Fig. 1 - 4 sind die beiden Brennkammern
mit 2,5 bezeichnet, wobei 2 die Öl/Gasbrennkammer und 5 die Feststoffbrennkammer
ist. Die Öl/Gasbrennkammer 2 wird seitlich beschickt und liegt in Längsachse des
Kessels hinter der Feststoffbrennkammer. Außerdem könnte an der Brennkammer 2 selbstverständlich
auch eine sogenannte Vorfeuerung angeordnet werden zur Wärmeverwertung von geschnitzelten
Holzabfällen.
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Wie erkennbar, ist der wasserführende Zugboden 1 des Heizgaszuges
11, dessen Decke/in Bezug auf die Brennkammerinnenräume etwas konkav verlaufend
ausgebildet, was zu einer gewissen Verlängerung des Strömungsweges bis zur Zugeinströmöffnung
17 führt. Der Zugboden 1, der gleichzeitig die Decke beider Brennkammern 2,5 bildet,
ist im Bereich der Brennkammer 2 mit Querrippen 3 (bspw. in Form von U-Profilen)
besetzt, an die sich im Bereich der Überströmöffnung 4 und der Brennkammer 5 Längsrippen
6 (bspw. ebenfalls U-Pro£ile), wie dargestellt, angeordnet sind.
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/* mit Längsrippen 6'besetzt sein kann, Durch die Querrippen 3 wird
eine bessere Heizgasverteilung über die ganze Breite der Überströmöffnung 4 erreicht,
von wo aus sie, von den Längsrippen auf ganzer Breite verteiLt gehalten, zur Zugeinströmöffnung
13
gelangen, womit natürlich auchder Heizgaszug 11 eine bessere
Verteilung der Gase erhält.
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Da der Abbrand in der Brennkammer 5 völlig anders als in der Brennkammer
2 verläuft, ist in deren Bereich die Anordnung von Querrippen nicht erforderlich.
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Abgesehen davon haben die Quer- und Längsrippen 3,6 natürlich grundsätzlich
eine Wårmeübertragungsvergrößerungsfunktion. Vorteilhaft ist in der Brennkammer
5 noch eine wasserführende Vertikalwand 12 in Form von Rohren (Siehe auch Fig. 3,4)
angeordnet. Der Kauen zwischen dieser Vertikalwand 12 und der Rückwand 7 bzw. 8'
füllt sich natürlich nicht bzw. kaum mit Festbrennstoffen, so daß bei einem solchen
Betrieb schon einmal das Glutbett nicht unmittelbar mit der Rückwand in Berührung
kommt und diese extrem aufheizt.
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Andererseits entsteht dadurch ein Bereich mit geringem Widerstand,
durch den die Heiz- bzw. Rauchgase bevorzugt nach oben strömen und dadurch noch
den Zugboden 1 in diesem Bereich erfassen können. Einer AbströmMendenz direkt zur
Einströmöffnung 13 ist damit entgeyengewirkt.
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Gemäß Fig. 1,3 sind nun die beiden Brennkammern 2,5 bzw. deren wasserführende
Doppelwände bis zur Höhe der Überströmöffnung 4 vollkommen voneinander getrennt
gehalten,
und zwar durch einen Trennspalt 9, wahrend oberhalb im
Bereich des Zugbodens 1 und des Heizgaszuges 11 keinerlei Trennung besteht, da dieser
Bereich beim Betrieb jeder Brennkammer praktisch voll an der Wärmeumsetzung beteiligt
ist.
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Eine herstellungsmäßig weniger aufwendige Ausführungsform ist mit
der gemäß Fig. 2,4 gegeben, die zur gleichen, wenn auch nicht ganz so optimalen
Trennwirkung führt. Wie insbesondere aus Fig. 4 erkennbar, sind hierbei lediglich
zwei vertikale Trennprofile lo in den Seitenwänden eingesetzt.
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In jedem Falle wird also das Heizmedium (Wasser) bei Betrieb der einen
oder anderen Brennkammer daran gehindert, seitlich in den Bereich der anderen Brennkammer
zu gelangen, wobei die Trennung im Sinne der Fig. 1 insoweit die optimalere ist,
als sich hierbei nicht einmal die benachbarte Wand 7 bzw. 8 der anderen Brennkammer
erwärmen kann.
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Durch die Kombination der beiden Merkmale: Heizflächenvergrößerung
der Zugbodenunterseite in Verbindung mit optimaler Strömungsführung einerseits -
die zu einer verbesserten Wärmeumsetzung insgesamt führt - und Getrennthaltung der
beiden Kesselteile unterhalb des
Zugbodens andererseits - die die
Wärmeverluste im Bereich der jeweils anderen Brennkammer reduziert - wird also die
Gesamtwärm«umsetzung trotz Zusammenfassung zweier Brennkammern 2,5 in einem Gehäuse
bei relativ geringem Fertigungsmehraufwand wesentlich verbessert.
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