DE29914177U1

DE29914177U1 - Combustion chamber for boilers

Info

Publication number: DE29914177U1
Application number: DE29914177U
Authority: DE
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Generations Group GmbH and Co KG
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2009-08-14

Description

• · 4· 4

(18 225)(18 225)

Brennkammer für HeizkesselCombustion chamber for boiler

Die Neuerung betrifft eine Brennkammer für Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus einer zylindrischen, topfartigen, mit ihrer Öffnung gegen den Brenner des Heizkessels gerichteten und im die Heizgase führenden Raum des Heizkessels im wesentlichen horizontal orientierten Hülse, deren Boden mit einem Block aus feuerfestem, schalldämmenden Material abgeschirmt ist.The innovation concerns a combustion chamber for heating boilers for burning liquid or gaseous fuels, consisting of a cylindrical, pot-like sleeve with its opening directed towards the burner of the heating boiler and oriented essentially horizontally in the space of the heating boiler carrying the heating gases, the bottom of which is shielded by a block of fireproof, sound-insulating material.

Derartige in den die Heizgase führenden Innenraum von Heizkesseln einsetzbare Brennkammern sind als sogenannte "heiße Brennkammer" hinlänglich bekannt und in Benutzung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Bezüglich der einleitend erwähnten Maßgabe, daß der Boden mit einem Block abgeschirmt ist, sei darauf hingewiesen, daß dieser Block gegf. auch selbst den Boden der Brennkammerhülse bilden kann, die als sogenannte Umkehrbrennkammer wirkt, d.h., die vom Boden umgelenkten Heizgase verlassen die Brennkammer brennerseitig und strömen dann durch einen in der Regel durch Längsrippen gegliederten, die Brennkammerhülse umfassenden Ringraum zum Heizkesselabzugsanschluß.
So einfach an sich diese weithin benutzte Konstruktion und die damit verbundene Flamm- und Heizgas führung ist, so ist diese doch mit einer mehrfachen Problematik verbunden, d.h., es gilt hierbei möglichst optimalen Emissions- und Schalldämmwerten Rechnung zu tragen und im vorerwähnten Ringraum einer Schwitzwaserbildung unten in dessen brennerfernen Bereich Rechnung zu tragen.Such combustion chambers that can be inserted into the interior of boilers that carries the heating gases are well known and in use as so-called "hot combustion chambers", so that no special written proof is required in this regard. With regard to the requirement mentioned at the beginning that the base is shielded with a block, it should be noted that this block can also form the base of the combustion chamber sleeve, which acts as a so-called reverse combustion chamber, i.e. the heating gases diverted by the base leave the combustion chamber on the burner side and then flow through an annular space that is usually divided by longitudinal ribs and surrounds the combustion chamber sleeve to the boiler exhaust connection.
As simple as this widely used construction and the associated flame and heating gas guidance is, it is nevertheless associated with a number of problems, i.e. it is necessary to take into account the best possible emission and sound insulation values and to take account of the formation of condensate in the above-mentioned annular space at the bottom in the area away from the burner.

In dieser Hinsicht hat sich die bislang praktizierte Ausgestaltung der Brennkammer als verbesserbar erwiesen, d.h., der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer der eingangs genannten Art auf einfache Weise dahingehend umzugestalten und zu verbessern, daß den Forderungen gleichermaßen nach optimierter Schalldämmung, niedrigen Emissionswerten auch in der Anfahrphase und weitestgehender Vermeidung von Schwitzwasserbildung genügt ist.In this respect, the design of the combustion chamber as previously practiced has proven to be improvable, i.e. the innovation is based on the task of redesigning and improving a combustion chamber of the type mentioned at the beginning in a simple manner so that the requirements for optimized sound insulation, low emission values even in the start-up phase and the greatest possible avoidance of condensation are met.

Diese Aufgabe ist mit einer Brennkammer der gattungsgemäßen Art nach der Neuerung dadurch gelöst, daß die brennerseitige Fläche des Blockes in Bezug auf die Achse der Hülse derart geneigt ausgebildet und angeordnet ist, daß die Flächennormalen im wesentlichen mindestens der unteren Hälfte der Fläche entgegen der Anströmrichtung im wesentlichen parallel zueinander gegen den unteren Bereich der Hülsenwand gerichtet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.This object is achieved with a combustion chamber of the generic type according to the innovation in that the burner-side surface of the block is designed and arranged inclined with respect to the axis of the sleeve in such a way that the surface normals of at least the lower half of the surface are directed essentially parallel to one another against the direction of flow against the lower region of the sleeve wall.
Advantageous further developments and embodiments arise from the subclaims.

Die in dieser Lösung enthaltenden Maßgaben "mindestens der unteren Hälfte" und "im wesentlichen parallel" werden noch näher erläutert.The requirements of "at least the lower half" and "substantially parallel" contained in this solution will be explained in more detail below.

Grundsätzlich ist mit dieser einfachen Lösung die sonst in solchen Brennkammern bestehende Gegebenheit von im wesentlichen achsparalleler Hin- und Rückstrahlung bzw. Strömung zwischen dem den Brenner tragenden Kesselverschluß und dem Brennkammerboden verlassen, d.h., zum einen ist die vom Boden ausgehende Strahlung in weitaus stärkerem Maße als bisher gegen den unteren Bereich der Brennkammerhülse gerichtet und auch die Umkehrung der Brennerflamme wird durch die Neigung der beaufschlagten Bodenfläche stärker nach unten orientiert, und zwar im Gegensatz zur sonst eher ringsum symmetrischen Umkehrströmung.Basically, this simple solution means that the otherwise existing situation in such combustion chambers of essentially axially parallel forward and backward radiation or flow between the boiler closure supporting the burner and the combustion chamber floor is abandoned, i.e., on the one hand, the radiation emanating from the floor is directed to a much greater extent than before against the lower area of the combustion chamber sleeve and the reversal of the burner flame is also oriented more downwards by the inclination of the floor surface, in contrast to the otherwise more symmetrical reversal flow all around.

Dies führt, wie sich gezeigt hat, zu einer Absenkung des Schallpegels, die vermutlich dadurch bedingt ist, daß sich dieThis has been shown to lead to a reduction in the noise level, which is probably due to the fact that the

Strömungen gewissermaßen gegenseitig brechen und sich keine Resonanzimpulse einstellen können. Zum anderen, und dies ist insbesondere für die Startphasen von Interesse, führt die durch die Neigung der Bodenfläche bewirkte Strahlungsorientierung insbesondere gegen den hinteren, unteren Bereich der Brennkammerhülse zur sehr schnellen Aufheizung dieses Bereiches in der Anfahrphase und damit auch gegen den dazu benachbarten Bereich der Kesselgehäusewand, die den wasserführenden Innenraum des Kesselgehäuses vom gasführenden Ringraum trennt.Flows break against each other to a certain extent and no resonance impulses can occur. On the other hand, and this is of particular interest for the start-up phases, the radiation orientation caused by the inclination of the floor surface, particularly against the rear, lower area of the combustion chamber sleeve, leads to very rapid heating of this area in the start-up phase and thus also against the adjacent area of the boiler casing wall, which separates the water-bearing interior of the boiler casing from the gas-bearing annular space.

Vorteilhafte und mögliche Ausführungsformen bestehen in Folgendem :Advantageous and possible embodiments are as follows:

Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die angeströmte Fläche des Blockes eine elliptische, von einem gedachten Schrägschnitt der Hülse begrenzte Fläche ist. Dadurch wirkt die gesamte Fläche auf die auftreffende Strömung, und die von ihr ausgehende Strahlung ist im vollem Umfange nach unten gegen die Wand der Brennkammerhülse orientiert.A preferred embodiment is one in which the surface of the block exposed to the flow is an elliptical surface delimited by an imaginary oblique section of the sleeve. As a result, the entire surface acts on the impinging flow and the radiation emanating from it is fully oriented downwards against the wall of the combustion chamber sleeve.

Der Block aus feuerfestem und schalldämmenden Material kann aber bspw. auch in Form einer Pyramide, und zwar einer Pyramide bevorzugt mit drei- oder vier Seitenflächen ausgebildet sein, da sich auch hierbei, wenn auch nicht ganz so ausgeprägt, nach unten orientierte Strömungs - bzw. Strahlungskomponenten ergeben. Möglich ist es dabei auch, die Spitze der Pyramide über der Achse der Hülse anzuordnen, was noch näher erläutert wird.The block made of fireproof and sound-absorbing material can also be designed in the form of a pyramid, preferably a pyramid with three or four sides, since this also results in downward-oriented flow or radiation components, albeit not quite as pronounced. It is also possible to arrange the tip of the pyramid above the axis of the sleeve, which will be explained in more detail below.

Bezüglich der Neigung der im obigen Sinne wirkenden Bodenfläche bzw. des Bodenflächenteiles hat sich ein Neigungswinkel ß der Fläche in Bezug auf die Achse der Hülse von 30° bis 45° als am wirksamsten erwiesen. Unter Beibehaltung einer solchen grundsätzlichen Neigung kann aber auch in Betracht gezogen werden, die Fläche in sich konkav oder konvex zu gestalten, um damit die Strahlungskonzentration auf denWith regard to the inclination of the floor surface or part of the floor surface acting in the above sense, an angle of inclination ß of the surface in relation to the axis of the sleeve of 30° to 45° has proven to be the most effective. While maintaining such a basic inclination, it can also be considered to make the surface concave or convex in order to thereby concentrate the radiation on the

hinteren unteren Bereich der Brennkammerhülse noch weiter zu intensivieren.to further intensify the rear lower area of the combustion chamber sleeve.

Die neuartige Brennkammer wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erlätert.The novel combustion chamber is explained in more detail below using drawings of exemplary embodiments.

Es zeigt stark schematisiertIt shows very schematically

Fig.l einen Schnitt durch einen Heizkessel mit der darinFig.l a section through a boiler with the

angeordneten Brennkammer;
Fig.2 einen Schnitt durch die Brennkammer allein mit einerarranged combustion chamber;
Fig.2 a section through the combustion chamber alone with a

anderen Ausführungsform des Blockes;
Fig.3 zwei Ansichten von drei- bzw. vierflächigen Blöckenother embodiment of the block;
Fig.3 two views of three- and four-surface blocks

in ihrer Anordnung in der Brennkammerhülse und
Fig.4 zum Vergleich die bisher übliche Ausgestaltung derin their arrangement in the combustion chamber sleeve and
Fig.4 for comparison the usual design of the

Brennkammer.combustion chamber.

Die Brennkammer besteht nach wie vor aus einer zylindrischen, topfartigen, mit ihrer Öffnung 2 gegen den Brenner B des Heizkessels gerichteten und im die Heizgase führenden Raum des Heizkessels im wesentlichen horizontal orientierten Hülse 1, deren Boden 3 mit einem Block 4 aus feuerfestem, schalldämmenden Material abgeschirmt bzw. aus diesem gebildet ist. Hierzu wird auf die Vergleichsfigur 4 verwiesen.The combustion chamber still consists of a cylindrical, pot-like sleeve 1 with its opening 2 directed towards the burner B of the boiler and oriented essentially horizontally in the space of the boiler carrying the heating gases, the base 3 of which is shielded by or formed from a block 4 made of fireproof, sound-absorbing material. Reference is made to the comparative figure 4.

Für die neuartige Brennkammer ist nunmehr wesentlich, daß die brennerseitige Fläche F des Blockes 4 in Bezug auf die Achse 5 der Hülse 1 derart geneigt ausgebildet und angeordnet ist, daß die Flächennormalen N im wesentlichen mindestens der unteren Hälfte der Fläche F entgegen der Anströmrichtung im wesentlichen parallel zueinander gegen den unteren Bereich der Hülsenwand 6 gerichtet sind.For the novel combustion chamber, it is now essential that the burner-side surface F of the block 4 is designed and arranged inclined with respect to the axis 5 of the sleeve 1 in such a way that the surface normals N of at least the lower half of the surface F are directed against the flow direction essentially parallel to one another against the lower region of the sleeve wall 6.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.l besteht der Block 4 aus einer mehr oder weniger dicken Scheibe, deren vorder- und rückseitigen Flächen F, F¹ schräge Zylinderschnitte, also Ellipsenflächen darstellen, die aber etwas versetzt einanderIn the embodiment according to Fig.l, the block 4 consists of a more or less thick disk, the front and rear surfaces F, F ¹ of which represent oblique cylinder sections, i.e. elliptical surfaces, which are slightly offset from each other.

• ··

zugeordnet sind, so daß die Umfangsflache UF des Blockes in die zylindrische Hülse 1 der Brennkammer paßt, in der sie in geeigneter Weise fixiert wird. Die dargestellte Scheibenform ist dabei nicht zwingend, d.h., der in Fig.l dargestellte Freiraum R in der Hülse 1 kann ebenfalls durch den dann keine Scheibe mehr bildenden Block 4 mit ausgefüllt sein.are assigned so that the peripheral surface UF of the block fits into the cylindrical sleeve 1 of the combustion chamber, in which it is fixed in a suitable manner. The disk shape shown is not mandatory, i.e. the free space R in the sleeve 1 shown in Fig.l can also be filled by the block 4, which then no longer forms a disk.

Die strichpunktierte Linie in Fig.l stellt eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der angeströmten Fläche F des Blockes 4 dar, die damit der Maßgabe "im wesentlichen mindestens der unteren Hälfte der Fläche F entspricht.The dash-dotted line in Fig.l represents a further design possibility for the flow area F of block 4, which thus corresponds to the requirement "essentially at least to the lower half of the area F.

Die weitere Maßgabe bzgl. der Flächennormalen, daß diese "im wesentlichen parallel zueinander..." ausgerichtet sein sollen, nimmt Bezug auf eine nur punktiert dargestellte Ausführungsform, bei der die Fläche F bspw. schwach konkav, d.h., als Teilfläche einer Hohlkugel ausgebildet ist.The further requirement regarding the surface normals, that they should be aligned "essentially parallel to one another...", refers to an embodiment shown only in dotted lines, in which the surface F is, for example, slightly concave, i.e., designed as a partial surface of a hollow sphere.

Der Block 4 kann aber auch, wie in Fig. 2 dargestellt, in Form einer Pyramide P bspw. mit drei oder vier Seitenflächen SF ausgebildet sein, wobei derartig ausgebildete Blöcke 4 im Sinne der Fig. 3 in die Hülse 1 eingesetzt sind, um insbesondere am hinteren unteren Teil der Hülse 1 die Strahlung zu intensivieren und dort für eine schnelle Aufheizung zu sorgen, die sich auf den darunter befindlichen, schwitzwassergefährdeten Flächenbereich der Trennwand 7 zwischen dem wasserführenden und dem gasführenden Teil des Heizkessels K auswirkt.However, the block 4 can also, as shown in Fig. 2, be designed in the form of a pyramid P, for example with three or four side surfaces SF, wherein blocks 4 designed in this way are inserted into the sleeve 1 in the sense of Fig. 3 in order to intensify the radiation, in particular at the rear lower part of the sleeve 1, and to ensure rapid heating there, which has an effect on the surface area of the partition wall 7 located underneath, which is at risk of condensation, between the water-carrying and the gas-carrying part of the boiler K.

Mit Rücksicht darauf kann auch die Spitze S der den Block 4 bildenden Pyramide P über der Achse 5 der Hülse 1 angeordnet werden, um die nach unten wirkende Strahlungsfläche bzw. Seitenfläche SF der Pyramide P zu vergrößern. Eine solche mögliche Gestaltung ist in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet.In view of this, the tip S of the pyramid P forming the block 4 can also be arranged above the axis 5 of the sleeve 1 in order to enlarge the downwardly acting radiation surface or side surface SF of the pyramid P. Such a possible design is indicated in dash-dotted lines in Fig. 2.

Das Ganze ist auch, und zwar insbesondere bei der Ausführungsform nach Fig.l vorteilhaft mit einer deutlichen Absenkung der Abgastemperatur verbunden, da sich bei dieser Ausführungsform eine unsymmetrische, weitaus stärker nach untenThe whole thing is also advantageously associated with a significant reduction in the exhaust gas temperature, particularly in the embodiment according to Fig.l, since in this embodiment an asymmetrical, much more downward

orientierte Umkehrströmung ergibt, d.h., ein größerer Teil der aus der Brennkammer abströmenden Heizgase gelangt in den stärker gekühlten unteren Bereich des die Abgase zum Abgasanschluß 8 führenden Ringraumes 9.oriented reverse flow, i.e. a larger part of the heating gases flowing out of the combustion chamber reaches the more strongly cooled lower area of the annular space 9 leading the exhaust gases to the exhaust connection 8.

Claims

1. Combustion chamber for heating boilers for burning liquid or gaseous fuels, consisting of a cylindrical, pot-like sleeve ( 1 ) with its opening ( 2 ) directed towards the burner (B) of the heating boiler and oriented essentially horizontally in the space of the heating boiler carrying the heating gases, the base ( 3 ) of which is shielded by a block ( 4 ) made of fireproof, sound-insulating material, characterized in that the burner-side surface (F) of the block ( 4 ) is designed and arranged inclined with respect to the axis ( 5 ) of the sleeve ( 1 ) in such a way that the surface normals (N) of at least the lower half of the surface (F) are directed against the direction of flow essentially parallel to one another towards the lower region of the sleeve wall ( 6 ).

2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the surface (F) of the block ( 4 ) is an elliptical surface delimited by an imaginary oblique section of the sleeve ( 1 ).

3. Combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the block ( 4 ) is provided with a rear surface (F') extending parallel to the burner-side surface (F).

4. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the block ( 4 ) is designed in the shape of a pyramid (P).

5. Combustion chamber according to claim 4, characterized in that the tip (S) of the pyramid (P) is arranged above the axis ( 5 ) of the sleeve ( 1 ).

6. Combustion chamber according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angle of inclination β of the surface (F) with respect to the axis ( 5 ) of the sleeve ( 1 ) is 30 to 45°.

7. Combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the block ( 4 ) has a surface (F') extending at the rear perpendicular to the combustion chamber axis ( 5 ).