DE9405748U1 - Flame deflection plate for installation in a boiler - Google Patents
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Description
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GEBRAUCHSMUSTER -ANMELDUNGUTILITY MODEL REGISTRATION
Kennwort: Flammenumlenkplatte zum Einbau Keyword: Flame deflection plate for installation
in einem Heizkesselin a boiler
Auf mehreren Schichten aufgebaute Flammenumlenkplatte als thermisch und mechanisch beständige Prallplatte zum Einbau in der Brennkammer eines Heizkessels, als nicht brennbarer, thermisch isolierender Formkörper aus einer Mischung von Reisschalenasche und Cordieritmehl bzw. Reisschalenasche und Leichtschamotte mit Wasser und einem Bindemittel vermischt für die Oberschale und einer Mischung aus aufgeblähtem Perlite mit Reisschalenasche mit Wasser und einem Bindemittel vermischt für die Unterschale, zusammen durch anschließendes Pressen und Trocknen zu einem Formkörper hergestellt, und welcher anschließend mit einem Coating aus Cordieritmehl, Zirkonsilikat und Bentonitemehl, mit einem Binder vermischt, überzogen wird.Flame deflection plate constructed from several layers as a thermally and mechanically resistant impact plate for installation in the combustion chamber of a boiler, as a non-flammable, thermally insulating molded body made from a mixture of rice husk ash and cordierite flour or rice husk ash and light chamotte mixed with water and a binding agent for the upper shell and a mixture of expanded perlite with rice husk ash mixed with water and a binding agent for the lower shell, together produced by subsequent pressing and drying to form a molded body, which is then coated with a coating made from cordierite flour, zirconium silicate and bentonite flour mixed with a binding agent.
Solche Flammenumlenkplatten werden als Formteil gefertigt und zur Umleitung der Abgase als Prallplatte vor der Flamme in die Brennkammer von Heizkesseln eingebaut.Such flame deflection plates are manufactured as molded parts and installed as a baffle plate in front of the flame in the combustion chamber of boilers to divert the exhaust gases.
Durch den Einbau einer solchen Flammenumlenkplatte in der Brennkammer eines Heizkessels werden die wärmeführenden Rauchgase nicht direkt in den Kamin eingeleitet. Die wärmeführenden Rauchgase durchlaufen auf dem Weg zum Kaminanschluß weitere nachgeschaltete Kammern, die durch Heizrippen gebildet werden, wobei sich die Abgastemperatur bis auf ca. 1800C verringert und dann über den Zug des Kamins abgeleitet wird.By installing such a flame deflection plate in the combustion chamber of a boiler, the heat-carrying flue gases are not fed directly into the chimney. On the way to the chimney connection, the heat-carrying flue gases pass through further downstream chambers formed by heating fins, whereby the exhaust gas temperature is reduced to approx. 180 0 C and is then discharged via the chimney draught.
Die niedrige Abgastemperatur bewirkt einmal einen positiven Beitrag zur Entlastung der Umwelt, und darüber hinaus findet durch die mehrfache Umlenkung des Rauchgases ein optimaler Wärmeaustausch vom Abgas zum Heizwasser im Kessel statt.The low exhaust gas temperature makes a positive contribution to reducing the burden on the environment, and the multiple redirection of the flue gas also ensures optimal heat exchange from the exhaust gas to the heating water in the boiler.
Für die gegenwärtig verwendeten Flammenumlenkplatten werden, wegen der hohen Anforderung an die Temperaturbeständigkeit (10000C bis 14000C)1 in der Regel Keramikfasermatten verwendet. Diese Formteile haben gesundheitsschädliche Auswirkungen. Da diese Formteile keine festen Oberflächen haben, werden beim Reinigen der Kessel Keramikfasern freigesetzt. Des weiteren werden durch Flammenerosion permanent Keramikfasern aus der Oberfläche des Formteiles herausgelöst und mit dem Abgas in die Umgebungsluft abgeleitet. Hinzu kommt noch, daß beim Austausch bzw. beim Ersatzeinbau die Restteile der vorhandenen Flammenumlenkplatte nicht in einfacher Weise entsorgt werden können.Ceramic fiber mats are generally used for the flame deflection plates currently in use due to the high temperature resistance requirements (1000 0 C to 1400 0 C) 1. These molded parts have harmful effects on health. Since these molded parts do not have solid surfaces, ceramic fibers are released when the boiler is cleaned. Furthermore, ceramic fibers are constantly being dissolved from the surface of the molded part by flame erosion and discharged into the ambient air with the exhaust gas. In addition, when replacing or installing a replacement, the remaining parts of the existing flame deflection plate cannot be easily disposed of.
Der vorliegenden Neuerung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Flammenumlenkplatte zum Einbau in der Brennkammer eines Heizkessels so auszubilden, daßThe present innovation is therefore based on the task of designing a flame deflection plate for installation in the combustion chamber of a boiler in such a way that
a) kein Erosionsabtrag durch die Brennerflamme stattfindet,a) no erosion occurs through the burner flame,
b) ein faserfreies Isoliermaterial verwendet wird,b) a fibre-free insulating material is used,
c) die Oberfläche soweit verfestigt ist, daß beim Reinigen der Brennkammer keine Beschädigungen an der Oberfläche stattfinden können, c) the surface is sufficiently hardened that no damage can occur to the surface when cleaning the combustion chamber,
d) die Formen und die Abmessungen den bisherigen Flammenumlenkplatten entsprechen, damit keine Konstruktionsänderungen an den Brennkammern der vorhandenen Heizkessel vorzunehmen sind undd) the shapes and dimensions correspond to the existing flame deflector plates so that no design changes are required to the combustion chambers of the existing boilers and
e) Materialien verwendet werden, die in einfacher Weise entsorgt werden können und damit auch keine gesundheitsschädlichen Bedenken zu befürchten sind.e) materials are used that can be easily disposed of and therefore do not pose any health risks.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die Herstellung,der Flammenumlenkplatte für die Unterschale ein hochtemperaturbeständiger, thermisch isolierender und thermoschockbeständiger Isolierstoff aus gebläh-This task is solved by using a high temperature resistant, thermally insulating and thermal shock resistant insulating material made of expanded
tem Perlite mit einem keramischen Binder, vorzugsweise Kieselsol, gebunden wird und die Oberschale in der Hauptsache aus einem Gemisch aus Reisschalenasche mit gemahlenem Cordierit besteht, und diese wiederum auf der, der Flamme zugewandten Seite mit einem Coating-Überzug so verfestigt wird, daß eine Flammenerosion bzw. ein Abtrag oder eine Zerstörung beim Reinigen der Brennkammer nicht auftreten können. Die beiden Schichten, Oberschale und Unterschale, werden in einer Form zu einem Formkörper verpreßt und anschließend getrocknet. Nach der Trocknung wird der Coating-Überzug durch Spritzen oder Tauchen aufgebracht, durch den die Oberfläche gegen Abtragungen resistent gemacht wird.tem perlite is bound with a ceramic binder, preferably silica sol, and the upper shell consists mainly of a mixture of rice husk ash with ground cordierite, and this in turn is solidified on the side facing the flame with a coating so that flame erosion or abrasion or destruction cannot occur when cleaning the combustion chamber. The two layers, upper shell and lower shell, are pressed into a mold and then dried. After drying, the coating is applied by spraying or dipping, which makes the surface resistant to abrasion.
Durch Versuche haben sich die in den folgenden Beispielen erläuterten Zusammensetzungen, für die an die Flammenumlenkplatte zu stellenden Anforderungen als optimal erwiesen.Through tests, the compositions explained in the following examples have proven to be optimal for the requirements placed on the flame deflection plate.
In der Fig. 1 - Fig. 3 ist weiterhin der Einbau einer Flammenumlenkplatte im Brennraum eines Heizkessels sowie eine Draufsicht und ein Querschnitt derselben dargestellt und nachfolgend näher erläutert.In Fig. 1 - Fig. 3 the installation of a flame deflection plate in the combustion chamber of a boiler as well as a top view and a cross section of the same are shown and explained in more detail below.
In der Fig. 1 ist in dem Brennraum (2) eines Heizkessels (1) die Flammenumlenkplatte (3) so eingebaut, daß das Rauchgas (4) über die Heizrippe (5) zum Abgasrohr (6) in den nicht dargestellten Hausschornstein abgeleitet wird. Durch die Umlenkung des Rauchgases (4) findet ein zusätzlicher Wärmeaustausch zum Heizwasser (7) im Boiler (8) des Heizkessels (1) statt. Di(J äußere Hülle (9) besteht aus Glasfasermatten und dient der Wärmedämmung und Isolierung.In Fig. 1 , the flame deflection plate (3) is installed in the combustion chamber (2) of a heating boiler (1) in such a way that the flue gas (4) is diverted via the heating fin (5) to the exhaust pipe (6) in the house chimney (not shown). By diverting the flue gas (4), an additional heat exchange with the heating water (7) in the boiler (8) of the heating boiler (1) takes place. The outer shell (9) consists of glass fiber mats and serves for thermal insulation.
Die Flamme (10) des Brenners (11) trifft auf die Oberfläche (1j2) der Flammenumlenkplatte (3).The flame (10) of the burner (11) hits the surface (1j2) of the flame deflection plate (3).
Die Fig. 2 zeigt die Flammenumlenkplatte (3) in der Draufsicht.
In der Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß Il / Il der Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 shows the flame deflection plate (3) in plan view.
Fig. 3 shows a cross section according to II/II of Fig. 2 .
Für die Unterschale (14) der Flammenumlenkplatte (3) hat sich die im nachfolgenden Beispiel 1 genannte Zusammensetzung als Wärmedämmschicht bewährt.For the lower shell (14) of the flame deflection plate (3), the composition mentioned in Example 1 below has proven to be suitable as a thermal insulation layer.
Bei den angegebenen Beispielen ist der Anteil der Feststoffe 100 %. Die angegebenen Anteile für die Binder sind prozentuale Gewichtsanteile zu der jeweiligen Feststoffmenge.In the examples given, the proportion of solids is 100%. The proportions given for the binders are percentages by weight of the respective amount of solids.
Die darüber angeordnete Oberschale (15) muß außer guten Wärmedämmeigenschaften, aufgrund der thermischen und mechanischen Belastungen durch die Flamme (10) des Brenners (11), noch hochtemperatur-, flammenerosions- und thermoschockbeständige Eigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften werden durch die Mischung im nachfolgenden Beispiel 2 erzielt.The upper shell (15) arranged above it must have good thermal insulation properties due to the thermal and mechanical stresses caused by the flame (10) of the burner (11), as well as high temperature, flame erosion and thermal shock resistance properties. These properties are achieved by the mixture in Example 2 below.
Durch die folgende, im Beispiel 3 beschriebene Mischung können im Bedarfsfalle für die Oberschale (15) zusätzlich die Isolationseigenschaften verbessert werden.If necessary, the insulation properties of the upper shell (15) can be further improved by the following mixture described in Example 3 .
30 - 70 % Reisschalenasche30 - 70 % rice husk ash
30 - 70 % Leichtschamotte 0 -1 mm30 - 70 % light chamotte 0 -1 mm
mit Tonerdegehalt > 38 % AUOs1 Porosität
> 50 %
2 -10 % Zirkonsilikat 8 -15 pmwith alumina content > 38 % AUOs 1 porosity > 50 %
2 -10 % Zirconia silicate 8 -15 pm
30 - 70 % Kieselsol30 - 70 % silica sol
Zur weiteren Erhöhung der Thermoschockbeständigkeit der Oberschale (15) werden zusätzliche Bewehrungen (16) als Verstärkungsmaterial eingebaut. Für die Bewehrung (16) haben sich Edelstahldrähte mit den Werkstoff-Kennzeichnungsnummern 1.4301, 1.4310, 1.4765 und 1.4860To further increase the thermal shock resistance of the upper shell (15), additional reinforcements (16) are installed as reinforcing material. Stainless steel wires with the material identification numbers 1.4301, 1.4310, 1.4765 and 1.4860 have been used for the reinforcement (16).
in der Dicke von 0,1 - 0,2 mm, als Welldraht verformt, mit einer Wendelhöhe von 1-2 mm, besonders gut geeignet. Der Anteil von 0,2 -1 % an Bewehrung zu den Mischungen aus den Beispielen 2 und 3 hat sich bei den Versuchen als ein günstiges Verhältnis bei der Erzielung einer größeren Thermoschockbeständigkeit erwiesen.in the thickness of 0.1 - 0.2 mm, formed as corrugated wire, with a helix height of 1-2 mm, is particularly suitable. The proportion of 0.2 - 1% of reinforcement to the mixtures from examples 2 and 3 has proven in the tests to be a favorable ratio in achieving greater thermal shock resistance.
Die Mischungen aus dem Beispiel 1 und 2 bzw. 1 und 3 für die Oberschale (15) und die Unterschale (14) werden in einer Form zusammen zur Flammenumlenkplatte gepreßt und anschließend bei einer Temperatur von ca. 1500C über einen Zeitraum von 30 min. getrocknet.The mixtures from examples 1 and 2 or 1 and 3 for the upper shell (15) and the lower shell (14) are pressed together in a mold to form the flame deflection plate and then dried at a temperature of approx. 150 0 C for a period of 30 minutes.
Zum Schutz gegen die Flammenerosion wird zur Verfestigung der Oberfläche nach der Trocknung ein Coating (12) aufgebracht. Dieses Coating (12) kann in einfachem und bekannter Weise, wie z.B. durch Tauchen oder Spritzen, aufgebracht werden. Ein zusätzlicher anschließender Trocknungsvorgang ist nicht notwendig, da diese Mischung in der Luft austrocknet.To protect against flame erosion, a coating (12) is applied to solidify the surface after drying. This coating (12) can be applied in a simple and known manner, such as by dipping or spraying. An additional subsequent drying process is not necessary, since this mixture dries out in the air.
Für das Coating (12) hat sich die Mischung, wie sie in nachfolgendem Beispiel 4 beschrieben ist, als vorteilhaft erwiesen.For the coating (12), the mixture as described in Example 4 below has proven to be advantageous.
50 - 70 % Cordieritmehl 0 - 63 &mgr;&eegr;&igr;50 - 70 % cordierite flour 0 - 63 μηι
30 - 50 % Zirkonsilikat 300 Mesh30 - 50 % Zirconia Silicate 300 Mesh
0,2 - 0,5 % Bentonitemehl0.2 - 0.5 % bentonite powder
80-100% Kieselsol 40 %ig80-100% silica sol 40%
Diese in einfacher Weise und gemäß den Mischungen aus den beschriebenen Beispielen von 1-4 herzustellende Flammenumlenkplatte (3) besitzt gegenüber den gegenwärtig verwendeten Formteilen als Flammenumlenkplatte die nachfolgend genannten Vorteile.This flame deflection plate (3), which can be produced in a simple manner and according to the mixtures from the described examples 1-4, has the following advantages over the molded parts currently used as flame deflection plates.
Die in den Beispielen 1-4 genannten Mischungen sind keramikfaserfrei, so daß bei der Herstellung, beim Einbau und im Reparaturfalle, bei der Entsorgung keine Bedenken bestehen. Die erfindungsgemäße Flammenumlenkplatte (3) ist weiterhin hochtemperaturbeständig und durch das Coating (12) beständig gegen Flammenerosion aus der Brennerflamme (10).The mixtures mentioned in examples 1-4 are free of ceramic fibers, so that there are no concerns during manufacture, installation and, in the event of repairs, disposal. The flame deflection plate (3) according to the invention is also resistant to high temperatures and, thanks to the coating (12), is resistant to flame erosion from the burner flame (10).
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