CH646773A5 - Heizungskessel fuer fluessige oder gasfoermige brennstoffe. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE strömseitig mit einer umlaufenden Abkröpfung (29) versehen

1. Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstof- sind, die einen von den Innenrippen (17') freigestellten Um-fe, mit einem wasserführenden Stahlblechgehäuse, in dem ein fangsrand (30) des vorhergehenden Ringes übergreift.

eine Brennkammer, Heizgaszüge und eine Rauchgassammei- 15. Heizungskessel nach Anspruch 14, dadurch gekenn-

kammer (10) aufnehmender, rohrfönniger, mit brennerseitig 5 zeichnet, dass die äussere Fläche (31) des von Rippen freige-

vorderen und abzugsseitig hinteren Verschlusselementen ver- stellten Umfangsrandes (30) konisch ausgebildet ist.

sehener Einsatz (3) aus Guss angeordnet ist, dadurch gekenn- 16. Heizungskessel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch zeichnet, dass der Einsatz (3) aus Guss dicht eingepasst in ei- gekennzeichnet, dass die Längsachse (32) des Heizungskessels nem Stahlblechrohr (2) angeordnet ist, wobei das Stahlblech- in Bezug auf die Horizontale (33) gegen die Brennerseite ge-rohr (2) an seinen Enden (2') mit den Öffnungsrändern (4) der îoneigt oder das Stahlblechrohr (2) entsprechend geneigt im

Vorder- und Rückwand (5,6) des Stahlblechgehäuses (7) ver- Stahlblechgehäuse (7) angeordnet ist.

bundenist. 17. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 8, dadurch ge-

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kennzeichnet, dass der Einsatz (3) an seinem abzugsseitigen zeichnet, dass das Stahlblechrohr (2) und der Einsatz (3) in Ende als hinteres Verschlusselement einen flachtopfförmigen Richtung der Längsachse (32) zur Abzugsseite hin konvergie- isKörper (35) mit mindestens im unteren Bereich (44) zu seiner rend ausgebildet ist. Öffnung (47) hin geneigter Flankenwand (43) aufweist und

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- dass mindestens auf der Rückwandinnenfläche (39) des Körkennzeichnet, dass das abzugsseitige Ende (9) des Einsatzes pers (35) mindestens ein Flüssigkeitsleitelement (40) angeord-(3) im Bereich der Rauchgassammeikammer (10) in seiner net ist.

Aussenumfangsfläche derart ausgebildet ist, dass zwischen 20 18. Heizungskessel nach Anspruch 17, dadurch gekenn-Stahlblechrohr (2) und Einsatz (3) ein Spalt (11) vorliegt. zeichnet, dass das Flüssigkeitsleitelement (40) als nach oben

4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- gepfeilte oder mittig nach oben gebogen verlaufende Rippe durch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) mindestens an ei- (41,41') ausgebildet ist.

nem seiner Enden (12) gegenüber dem Stahlblechrohr (2) mit- 19. Heizungskessel nach Anspruch 17 öder 18, dadurch tels Halteelementen (13) fixiert ausgebildet ist. 25gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche (42) der Flanken-

5. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- wand (43) sich zwischen Rückwandinnenfläche (39) und Öff-durch gekennzeichnet, dass brennerseitig das Stahlblechrohr nung (47) längs erstreckende Rippen (45,45') als weitere Flüs-

(2) mit Halteelementen, z.B. mit einer umlaufenden Sicke (19) sigkeitsleitelemente (40') angeordnet sind (Fig. 10).

versehen ist. 20. Heizungskessel nach Anspruch 18 oder 19, dadurch

6. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- 30 gekennzeichnet, dass die Flankenwand (43) aussen mit einem durch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) auf seiner Aussen- Anlageringbund (46) versehen ist.

umfangsfläche (14) spanabhebend bearbeitet ist. 21. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 18 bis 20,

7. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und dadurch gekennzeichnet, dass der flachtopfförmige Körper 6, dadurch gekennzeichnet, dass das brennerseitige Ende (12) (35) mit seiner Längsachse (48) zur Öffnung (47) hin fallend des Einsatzes (3) über das entsprechende Ende des Stahlblech- 35 geneigt angeordnet ist.

rohres (2) hinausragend angeordnet und als Anschlagbund 22. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 18 bis 21,

(25) für die Kesselverschlusstür (20) ausgebildet ist. dadurch gekennzeichnet, dass die im flachtopfförmigen Kör-

8. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- per (35) angeordneten Rippen (45) in bezug auf die Längsach-durch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) aus mindestens se (48) des flachtopfförmigen Körpers (35) und gegen die Ab-zwei Einzelsegmenten (3') oder zwei Einzelringen (3") zusam- 40 zugsrichtung nach unten geneigt verlaufend angeordnet sind mengesetzt ist. (Fig. 10).

9. Heizungskessel nach Anspruch 8 mit einem Einsatz (3)

aus Einzelringen (3"), dadurch gekennzeichnet, dass der ab-

zugsseitige Abschluss (22) als Verschlusselement des Einsatzes

(3) mit Rauchgasabzugsstutzen (21) am abzugsseitigen Ring 45 Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für flüssige (3") mit angegossen ist. oder gasförmige Brennstoffe nach dem Oberbegriff des Pa-

10. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da- tentanspruches 1.

durch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Ein- Heizungskessel der genannten Art sind nach der DE-OS satzes (3) bzw. der Einzelringe (3") bzw. der Einzelsegmente 2 645 717 bekannt. Solche Heizungskessel sind dafür be-(3') grösser gehalten ist als der Innendurchmesser des Stahl- 50 stimmt, mit sogenannt «gleitender Temperatur» betrieben blechrohres (2) und dieses auf den Einsatz (1) bzw. die zusam- werden zu können, wobei mit Kondensatanfall im niederen mengefügten Einzelringe (3") bzw. die Einzelsegmente (3') Temperaturbereich zu rechnen ist.

aufgeschrumpft ist. Abgesehen von kondensatfesten Innenbeschichtungen bei

11. Heizungskessel nach Anspruch 8 mit einem Einsatz (3) einer Stahlblechkonstruktion wird die Ausbildung des rohr-aus Einzelringen (3"), dadurch gekennzeichnet, dass die Rin- ss förmigen Einsatzes aus kondensatfestem Grauguss bereits mit ge (3") des Einsatzes (3) mit Innenrippen versehen und bezüg- Erfolg praktiziert. Wichtig ist dabei, eine flüssigkeitsdichte lieh ihres Rippenverlaufes mindestens um eine Rippenbreite Verbindung zwischen dem Einsatz aus Guss und dem Stahl-zueinander versetzt mit Stahlblechrohr (2) angeordnet sind. blechgehäuse zu schaffen. Das Problem dieser kritischen Ver-

12. Heizungskessel nach Anspruch 11, dadurch gekenn- bindungsausbildung ist befriedigend gelöst, aber mit einem zeichnet, dass der Versatz der Rippen (17,17', 17") derart an- «o gewissen konstruktiven und fertigungsmässigem Aufwand geordnet ist, dass von den Rippen durchgehende Heizgaszüge verbunden.

begrenzt sind. Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde,

13. Heizungskessel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ausgehend vom Heizungskessel der eingangs genannten Art, gekennzeichnet, dass die Stärke der Rippen (17,17', 17") an- die Verbindung der unterschiedlichen Materialarten Guss/ strömseitig grösser gehalten ist als abströmseitig. 65 Stahlblech für die Stahlblechgusskombination weiter zu ver-

14. Heizungskessel nach Anspruch 8 mit einem Einsatz (3) einfachen und zu verbessern.

aus Einzelringen (3 "), dadurch gekennzeichnet, dass die Rin- Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch das im Kenn-ge (3") des Einsatzes (3) mit Innenrippen versehen und an- zeichen des Patentanspruches 1 Erfasste gelöst. Vorteilhafte

Weiterbildungen ergeben sich nach den abhängigen Patentansprüchen.

Je nach Giessgenauigkeit des Einsatzes kann dieser auf seiner Aussenumfangsfläche spanabhebend überarbeitet, z.B. überdreht werden, was gegenüber dem bisherigen Fertigungsaufwand praktisch keinen Mehraufwand darstellt.

Gegebenenfalls kann sogar die Wandstärke des Gusskörpers insgesamt dünner gehalten werden. Flüssigkeitsdichte Verbindungen zwischen Stahlblech- und Gussteilen treten vorteilhaft bei dieser Lösung also überhaupt nicht auf.

Der Einsatz und das Stahlblechrohr können zur Abzugsseite hin zwar konvergieren, also etwas konisch ausgebildet werden, bevorzugt wird aber ein Einbau derart, dass das Stahlblechrohr warm auf den Einsatz aufgeschrumpft wird.

Die erfindungsgemässe Lösung bietet auch den Vorteil, den Einsatz in mehrere identische Ringe aufgliedern und diese Ringe aneinandergereiht im Stahlblechrohr anordnen zu können, was insbesondere giesstechnische Vorteile hat, da die Gussform für alle Ringe relativ klein gehalten und diese ohne Kern, also «grün» ausformbar sind.

Der erfindungsgemässe Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. I einen Längsschnitt durch den Heizungskessel;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kessel etwa längs Linie II-II;

Fig. 3 vergrössert einen Teilschnitt durch das abzugsseitige Ende des Heizungskessels;

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Einzelringe gegliederten Einsatzes;

Fig. 5 einen Schnitt durch den in Längssegmente aufgegliederten Einsatz;

Fig. 6 im Schnitt das brennerseitige Ende des Einsatzes in besonderer Ausführungsform;

Fig. 7 im Schnitt eine besondere Ausführungsform der Einzelringe;

Fig. 8 im Schnitt vergrössert die Einzelheit gemäss Kreis Ain Fig. 7;

Fig. 9 im Schnitt vergrössert die Einzelheit gemäss Kreis B in Fig. 7;

Fig. 10 im Schnitt vergrössert eine besondere Ausführungsform des abzugsseitigen Abschlusselementes;

Fig. 11 die Innenansicht des Abschlusselementes gemäss Fig. 10;

Fig. 12 eine Draufsicht auf den Teilbereich einer Abwicklung mehrerer hintereinander angeordneter Ringe;

Fig. 13 eine entsprechende Draufsicht mit einer besonderen Ausführungsform der Rippen.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, besteht das Stahlblechgehäuse 7 aus einer Vorder- und Rückwand 5,6, die mit dem Stahlblechmantel 15 einen wasserführenden Innenraum 16 um-schliessen, der natürlich mit entsprechenden Vor- und Rücklaufanschlüssen (nicht dargestellt) versehen ist. Nach innen wird der wasserführende Innenraum 16 durch ein Stahlblechrohr 2 begrenzt, das entsprechende Öffnungen in der Vorder-und Rückwand 5,6 durchgreift und mit den Öffnungsrändern 4 flüssigkeitsdicht verschweisst 8 ist. Das Stahlblechrohr 2 und der darin angeordnete Einsatz 3 aus Guss sind in Fig. 1 insgesamt als eine Einheit mit 1 bezeichnet.

In dem Stahlblechrohr 2 ist dicht passend ein Einsatz 3 aus Grauguss eingeschoben, wofür Rohr 2 und Einsatz 3 zur Abzugsseite hin konvergierend ausgebildet sind. Der Fertigungsvorgang vollzieht sich natürlich so, dass zunächst die ganze Einheit aus Stahlblechrohr 2 und Einsatz 3 zusammengesetzt und danach mit der Vorder- und Rückwand 5,6 verschweisst wird. Vorzugsweise werden jedoch Einsatz 3 und Stahlblechrohr 2 zylindrisch ausgebildet und das Stahlblech-

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rohr 2 auf den Einsatz 3 aufgeschrumpft. Flüssigkeitsdichte Verbindungen zwischen Stahlblech- und Gussteilen sind also bei dieser Ausbildung überhaupt nicht mehr notwendig.

Eine sich praktisch ohne grossen Mehraufwand ergebende 5 Weiterbildung gemäss Fig. 3 besteht darin, dass das abzugsseitige Ende 9 (Fig. 1) des Einsatzes 3 im Bereich der Rauch-gassammelkammer 10 in seiner Aussenumfangsfläche 14 verjüngt ausgebildet ist, so dass zwischen Stahlblechrohr 2 und Einsatz 3 ein Ringspalt 11 vorliegt und ebenfalls zur Konden-io satsicherheit des ganzen Heizungskessel beiträgt. Durch den gebildeten Ringspalt 11 kann sich nämlich der nicht wassergekühlte Bereich des Einsatzes 3 bei Wiederanfahren des Brenners 23 wesentlich schneller aufheizen, was insbesondere im Bereich der Sammelkammer 10, wo also die Rauchgase nach i5 Druchströmen der Nachschaltheizflächen 17 schon nicht mehr allzu hohe Temperaturen haben, sonst wesentlich länger dauert und zu Kondensatbildungen führen kann. Auch wenn die Gussfläche des ganzen Einsatzes 3 an sich nicht kondensatempfindlich ist, ist es trotzdem wünschenswert, nach Mög-20 lichkeit eine solche Kondensatbildung grundsätzlich zu verhindern.

Üm in Rücksicht auf unterschiedliche Wärmedehnungen der beiden unterschiedlichen Materialien den Einsatz 3 gegenüber dem Stahlblechrohr 2 zu fixieren, sind gemäss Fig. 3 25 mindestens an einem der Enden 12 Halteelemente 13 vorgesehen, die bspw. mit einer Verschraubung 18 mit dem Einsatz 3 verbunden werden.

Bei den Halteelementen 13 kann es sich um Laschen oder um einen Ring handeln. Soweit, wie dargestellt, eine schwach 30 konische Zuordnung von Stahlblechrohr 2 und Einsatz 3 vorgesehen ist (mit Verengung in Richtung Rauchgasabzugssei-te), kann auch brennerseitig das Stahlblechrohr 2 mit einer umlaufenden Sicke 19 versehen werden.

Die beschriebene Anordnung eines Einsatzes aus Guss im 35 Stahlblechrohr eröffnet auch vorteilhaft die Möglichkeit, den Einsatz entweder in Einzelringe 3" oder in Längssektionen 3' gemäss Fig. 4,5 aufzugliedern und einzeln oder fest miteinander verbunden in das Stahlblechrohr einzusetzen, was insbesondere giesstechnische Vorteile hat. Gemäss Fig. 4 kann da-40 bei am letzten Ring 3" gleich die abzugsseitige Abschlusswand 22 mit Abzugsstutzen 21 mit beim Guss berücksichtigt werden, was allerdings eine besondere Gussform verlangt.

Gemäss Fig. 6 kann das brennerseitige Ende des Einsatzes 3 so ausgebildet und bemessen werden, dass es etwas über das 45 Ende des Stahlblechrohres 2 hinausragt und dabei als Anschlagbund 25 für die brennerseitige Kesselverschlusstür 20 dient, wobei diese mit Halteelementen 24 gegen den Anschlagbund 25 und die Vorderwand 5 des Stahlblechgehäuses 7 verspannt wird.

so Im Falle einer zylindrischen Ausbildung des Einsatzes 3 bzw. der Einzelringe 3" und auch einer offenen Ausbildung des letzten abzugsseitigen Einzelringes (im Gegensatz zu Fig. 4) kann dessen abzugsseitiger Verschluss ebenfalls im Sinne der Fig. 6 erfolgen.

55 Wie aus den weiteren Ausführungsformen gemäss Fig. 7 bis 9 erkennbar, sind die im Stahlblechrohr 2 sitzenden Ringe 3" (deren Anzahl richtet sich nach der Länge des ganzen Kessels) anströmseitig jeweils mit einer umlaufenden Abkröpfung 29 versehen, die jeweils den von den Rippen 17' freigestellten 60 hinteren Umfangsrand 30 des jeweils davor angeordneten Ringes übergreifen (die topfförmige Brennkammerhülse 26 ist nur gestrichelt angedeutet).

Im Aussenumfang sind die Flächen 31 der Umfangsrän-der 30 vorteilhaft und im dargestellten Sinne konisch ausge-65 bildet, um einen unmittelbaren Wandkontakt mit dem Stahlblechrohr 2 in diesen Stossbereichen zu vermeiden, die sich dadurch schneller aufheizen (dadurch schnelle Kondensatverdampfung), wenn ein solcher Kessel mit «gleitender» Tempe-

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ratur gefahren wird. Alle Innenflächen der Ringe 3" bleiben mechanisch unbearbeitet, wobei allerdings die eigentlichen Sitzflächen der Ringe gegenüber dem Stahlblechrohr 2 mechanisch bearbeitet (überdreht) sind. Die in den Stossberei-chen zwischen den Ringen sich ergebenden Spalten können zusätzlich mit einer hitzebeständigen Dichtungsmasse ausgefüllt werden. Der die Umlenkkammer 38 umfassende Ring weist ebenfalls eine Abkröpfung 29' auf, die jedoch wesentlich grösser ist, da sie keinen vorhergehenden Ring übergreifen muss und den Öffnungsrand für den Anschluss des brenner-seitigen Abschlussdeckels 20' (gestrichelt angedeutet) bilden soll.

Demgegenüber muss jedoch der abzugsseitige Verschluss im Bereich seiner Stossstelle (Fig. 9) die gleiche Sicherheitsfunktion erfüllen. Sofern nicht ein anders gestalteter Abschlussdeckel vorgesehen ist, erfolgt die Ausbildung dieses Bereiches vorteilhaft derart, dass an das Ende des letzten Ringes 3" (bzw. an dessen Umfangsrand 30) ein flachtopfförmi-ger, mit Rauchgasabzugsstutzen 34 versehener Gusskörper 35 angeschlossen ist, dessen anschlussseitiger Umfangsrand 36 in den letzten Ring 3" eingreift und aussen mit einem Anschlag-bund 37 versehen ist.

Wie durch die Längsachse 32 in Fig. 7 angedeutet, kann der ganze Heizungskessel gegenüber der Horizontalen 33 vorteilhaft flach nach vorn geneigt angeordnet sein. Es wäre aber mit dem gleichen Effekt auch möglich, das Stahlblechrohr 2 mit dem Einsatz 3 schwach geneigt zwischen den Vor- und Rückwänden 5,6 des Stahlblechgehäuses 7 (Fig. 1) anzuordnen. Dadurch wird für alle kritischen Bereiche erreicht, dass sich etwa bildendes Kondensat immer in Richtung auf die Seite des Kessels fliesst, die die höhere Temperatur hat, und ausserdem kann das sich sammelnde Kondensat nicht in die Anschlussspalten gelangen.

Der Gusskörper 35 wird übrigens durch geeignete Halteelemente im Sinne der Fig. 3 in seiner Lage gehalten.

Gemäss Fig. 10,11 besteht das Verschlusselement aus dem flachtopfförmigen Graugusskörper 35, an dessen Innenfläche 39 relativ flache, wulstartige Flüssigkeitsleitelemente 40 in Form von nach oben gepfeilten bzw. nach oben mittig durchgebogenen Rippen 41,41' angeordnet sind.

Auf der Innenfläche 42 der Flankenwand 43, die zumindest im unteren Bereich 44, wie dargestellt nach vorn geneigt ausgebildet ist, sind sich längs erstreckende Flüssigkeitsleitelemente 40' in Form von mehr oder weniger hohen Rippen s 45,45' angeordnet, die nach unten laufendes Kondensat aufhalten und die sich, da aus den Flächen herausragend, relativ schnell aufheizen.

Auf der Innenfläche 39 sich niederschlagendes Kondensat trifft auf die wulstartigen Rippen 41,41' und fliesst, falls es io dort nicht schon verdampft, zur Seite.

Grundsätzlich wird also niedergeschlagenes Kondensat daran gehindert, sich in grösseren Mengen zu sammeln und wird statt dessen in relativ leicht verdampfbaren Mengen in i5 sich relativ schnell aufheizende Bereiche geleitet.

Um das Verschlusselement (Fig. 10) gut und in der gewünschten Lage im bzw. am Stahlblechrohr 2 anordnen zu können, ist die Flankenwand 43 aussen mit einem Anschlagringbund 46 versehen. Um gegebenenfalls dem sich an den 20 Rippen 45 stärker ansammelnden Kondensat eine günstige Abtropfmöglichkeit zu schaffen, sind diese Rippen, wie erkennbar, in den beiden Seitenbereichen schwach nach unten geneigt angeordnet, wodurch das Kondensat in Richtung auf die heisseren Kasselbereiche abtropfen kann.

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Die Graugusskörper 35 kann auch bspw. als in Scharnieren abschwenkbarer Verschlussdeckel ausgebildet sein.

Wie aus den Fig. 12,13 erkennbar, können die Ringe 3" derart zueinander versetzt sein, dass sich jeweils im Stossbe-30 reich der Ringe freiliegende Rippenstirnflächen 27 der Rippen 17 ergeben, die Verwirbelungskanten für die durch die Heizgaskanäle 28 strömenden Heizgase bilden. Vorteilhaft ist der Versatz jedoch nur soweit vorgesehen, dass die Heizgaskanäle 28 trotzdem für den Durchzug eines nur schematisch 35 angedeuteten Reinigungsgerätes 49 freibleiben.

Gemäss Fig. 13 sind die anströmseitigen Rippen 17,17' stärker gehalten als die abströmseitigen 17", womit einerseits der anströmseitig grösseren Temperaturbeaufschlagung besser Rechnung getragen ist, letztlich aber auch etwas Material 40 durch die dünnen Rippen 17" gespart werden kann.

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3 Blatt Zeichnungen