DE3327354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Ober­ begriff des Hauptanspruches.

Heizungskessel dieser Art sind allgemein be­ kannt und in Benutzung. Moderne Heizungskessel bestehen da­ bei insbesondere für den niederen und mittleren Lei­ stungsbereich, abgesehen von diversen Konstruktionsva­ rianten im wesentlichen darin, daß das wasserführende Gehäuse von einem im Durchmesser mehr oder weniger großen Rohr durchgriffen wird, das die Bereiche Umlenk­ kammer, Heizgaszüge mit im zentrischen Freiraum ange­ ordneter Brennkammer und Rauchgassammelkammer umfaßt. Die Gliederung in Einzelheizgaszüge, gleichmäßig um die Brennkammer herum verteilt, erfolgt dabei in der Regel durch Längsrippenbesatz der Innenwand des Rohres. Hierzu ist bspw. auf den Gegenstand des DE-GM 80 13 368 zu verweisen, bei dem es sich allerdings um einen Festbrennstoffheizungskessel handelt und bei dem der ringförmige, durch Längsrippen gegliederte Heizgaszug erst oberhalb einer Ausbrandstrecke ansetzt.

Ganz allgemein und nicht nur bezogen auf dieses moderne Konstruktionsprinzip liegen die heizungs- und strö­ mungsfunktionellen Verhältnisse so, daß im anströmsei­ tigen Bereich der Nachschaltheizflächen hohe Temperatu­ ren, große Gasvolumina und demzufolge entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen, wobei sich dann zur Abströmseite hin für alle drei Parameter entspre­ chende Reduktionen ergeben.

Um die Strömungsgeschwindigkeit trotz abnehmendem Gas­ volumens auch im abströmseitigen Bereich zumindest auf­ rechtzuerhalten, ist es bereits bekannt, in die Heiz­ gaszüge querschnittsmindernde Einsätze anzuordnen, wo­ mit allerdings die Wärmeübertragung in diesem Bereich nicht verbessert werden kann, die nach wie vor von vorn nach hinten schlechter wird, womit aber in Rücksicht auf die gesamte verfügbare Wärmetauschfläche, die praktisch vom das Gehäuse durchgreifenden Rohr darge­ stellt wird, auch eine ungleichmäßige Beaufschlagung des wasserführenden Gehäuses verbunden ist. Hierzu ist auf die FR-PS 23 20 504 zu verweisen, bei deren Gegen­ stand im ringzylindrischen, nicht gegliederten Heizgas­ zug ein Rippenband vermutlich nur an einigen Stellen angeschweißt und offenbar mit schraubenlinienförmigem Verlauf eingesetzt ist und allein der Erzeugung von in­ tensiver Turbulenz dienen soll.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß abströmseitig in den Nach­ schaltheizflächen der Wärmeübergang bei Aufrechterhal­ tung angenähert der gleichen Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird und damit die Restwärme der Rauchgase im abströmseitigen Bereich besser abgeführt und damit aus­ genutzt werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs ge­ nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Un­ teransprüchen.

Diese erfindungsgemäße Lösung sieht also vor, daß die Dichte der Anordnung oder aber auch die Querschnitts­ größe der Wärmeübertragungsflächen vom Anströmbereich zum Abströmbereich hin zunimmt. Die Anordnung derarti­ ger, die Wärmeübertragungsfläche vergrößernder Elemente im Abströmbereich ist natürlich zwangsläufig mit einer Querschnittsminderung des Zugquerschnittes verbunden, so daß damit gewissermaßen automatisch auch die Forde­ rung der Aufrechterhaltung zumindest der gleichen Strö­ mungsgeschwindigkeit auch in diesem Bereich erfüllt ist. Wesentlich ist also die Anordnung wärmeübertra­ gungsflächenvergrößernder Elemente im Abströmbereich und zwar vergrößernd in bezug auf die anströmseitige Wärmeübertragungsfläche, die beim Gegenstand des vorer­ wähnten DE-GM 80 13 368 insofern nicht vorliegen, da hierbei der eigentliche Heizgaszug durchgehend von der An- und Abströmseite hin mit gleichbleibenden Längsrip­ pen versehen ist, d. h., zusätzliche Wärmeübertragungs­ flächen zwischen den eigentlichen, in Form von Längs­ rippen ausgebildeten Wärmeübertragungsflächen, liegen hier nicht vor.

Die erfindungsgemäße Maßnahmen mit ihren vorteilhaften Folgen für eine verbesserte Wärmeumsetzung im Abström­ bereich ist natürlich auch anwendbar für sogenannte Tief- und Niedertemperaturkessel und zwar unabhängig davon, mit welchen konstruktiven Maßnahmen eine solche Betriebsweise verwirklicht ist. Sind derartige Kessel aus Gründen einer Kondensatverhinderung bzw. Unschäd­ lichmachung bspw. zweischalig ausgebildet, so steht nichts dagegen, gasseitig die innere Schale mit ent­ sprechenden, wärmeübertragungsflächenvergrößernden Ele­ menten zu besetzen.

Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1, 2 Draufsicht auf Ausführungsbeispiele von Wär­ meübertragungsflächen;

Fig. 3 in Seitenansicht eine besondere Ausführungs­ form;

Fig. 4 in Strömungsrichtung gesehen eine weitere Ausführungsform;

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 in Sei­ tenansicht und

Fig. 6 in Seitenansicht eine weitere Ausführungs­ form.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, die eine Abwicklung des rohrförmigen, ein nicht dargestelltes wasserführendes Gehäuse durchgreifenden Einsatz dar­ stellen, sind die den gesamten Übertragungsbereich in Strömungsrichtung durchlaufenden Längsrippen mit 4 be­ zeichnet, wobei jedoch im abströmseitigen Bereich 2 zwischen diesen Längsrippen 4 weitere Wärmeübertragungsflä­ chen 4′, 4′′ in Form von Rippen oder gemäß Fig. 2 in Form von Warzen bzw. Zapfen direkt wärmeleitend auf der gasseitigen Fläche 8 des Einsatzes angeordnet sind, die also auch den Zugquerschnitt reduzieren.

Die Maßgabe, die Wärmeübertragungsfläche im abströmseitigen Be­ reich 2 zu vergrößern, kann aber auch dadurch erzielt werden, daß man gemäß Fig. 3 die Zwischenrippen bspw. von Null an nach hinten in ihrer Höhe größerwerdend ausbildet.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 4 bis 6 nehmen Bezug auf doppelschalige Nachschaltheizflächen, wobei vorab bemerkt sei, daß eine solche Zweischaligkeit konstruk­ tiv in bekannter Weise auf die verschiedenste Art er­ reicht werden kann, bspw. durch einen ggf. ringförmig geteilten Gußeinsatz, durch eine an die wasserseitige Schale 6 angepaßte Blechschale oder durch Rippenprofil­ leisten, deren Anschlußschenkel die wasserseitige Schale 6 ganz bzw. weitgehend ganz abdecken. Sofern Blechschalen oder Blechprofilleisten verwendet werden, sind diese bzw. die Anschlußschenkel der Leisten durch mittels Schweißung hergestellte Wärmeleitbrücken mit der wasserseitigen Schale 6 direkt verbunden. Davon ausgehend kann nun die Maßgabe der Übertragungsflächen­ vergrößerung im abströmseitigen Bereich 2 ebenfalls in verschie­ dener Art verwirklicht werden.

Abgesehen davon, daß einem Besatz bzw. einer Ausbildung der gasseitigen Schale 6 im Sinne der Fig. 1-3 nichts entgegensteht, ist es auch möglich, unter Bezug auf Fig. 4, 5, den im abströmseitigen Bereich 2 befindlichen Teil der inneren Schale 5 mit Rippen bzw. Wellenfaltungen 5′ zu versehen, wobei die Faltungen anströmseitig natür­ lich geschlossen ausgebildet sein sollten. Die im An­ strömbereich befindlichen den Heizgaszug gliedernden Längsrippen 4 sind in Fig. 4 gestrichelt angedeutet.

Mit 9 ist in den Fig. 3 bis 6 die Brennkammerwand der bspw. topf­ förmigen Brennkammer (ansonsten nicht dargestellt) be­ zeichnet, die im Freiraum zwischen den Einzelzügen 1 angeordnet ist. In diesem Zusammenhang sei aber noch­ mals darauf hingewiesen, daß das Prinzip der Vergröße­ rung der Wärmeübertragungsflächen natürlich auch im Ab­ strömbereich eines Heizkessels ganz allgemein auch dann verwirklicht werden kann, wenn die Heizgaszüge nicht unmittelbar auch von der Brennkammerwand 9 mit begrenzt werden, wenn sich also die Heizgaszüge bspw. taschenar­ tig an die Brennkammer anschließen. Selbstverständlich ist es bei einer solchen Heizgaszugausführung bekannt, diese mit wärmeübertragungsflächenvergrößernden Elemen­ ten zu versehen, dies allerdings ohne Differenzierung der Anordnung bezüglich der an- und abströmseitigen Be­ reiche 3, 2 der Heizgaszüge.

Fig. 6 nimmt ebenfalls Bezug auf eine doppelschalige Ausbildung des gasführenden Teiles eines Heizkessels, wobei die wärmeleitende Verbindung in Form von durch Schweißung erzielter Wärmeleitbereiche 7 von vorn nach hinten gleichbleibend oder nur wenig reduziert angelegt ist und nicht, wie bisher üblich, von vorn nach hinten reduziert, denn dadurch kommt das Ganze gewissermaßen wieder insofern in Balance, als durch Anordnung zusätz­ licher Rippen od. dgl. wirksamer Elemente im abström­ seitigen Bereich 2 zusätzlich Wärme aufgenommen wird, die einer Kondensatbildung bei Betrieb im Nieder- bzw. Tieftemperaturbereich entgegenwirkt.

Claims (4)

1. Heizungskessel, bestehend aus einem wasserführen­ den Gehäuse mit Vor- und Rücklaufanschlüssen und aus einem von der Brennkammer zum Rauchgasabzug geführten ringzylindrischen Heizgaszug, der durch Längsrippen (4) in mehrere Einzelzüge (1) geglie­ dert ist, die nach innen durch die Brennkammer be­ grenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragungswirksame Fläche der Ein­ zelzüge (1) im abströmseitigen Bereich (2) durch Anordnung von zusätzlichen Wärmeübertragungsflä­ chen (4′, 4′′) in Form von Längsrippen, Warzen oder Zapfen zwischen den den Heizgaszug in die Einzelzüge (1) gliedernden Längsrippen (4) vergrößert ausge­ bildet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der zusätzlichen Wärmeübertra­ gungsflächen (4′) in Form von Längsrippen diese zur Abströmseite hin mit zunehmender Höhe ausge­ bildet sind.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 und/oder 2, mit doppellagiger Ausbildung der Trennwand der Heiz­ gaszüge zum wasserführenden Innenraum des wasser­ führenden Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wärmeübertragungsflächen durch auf die gasseitige Schale (5) aufgesetzte Längsrippen, Warzen oder Zapfen oder durch Rippen- oder Wellenfaltung (5′) der gasseitigen Schale (5) gebildet sind.

4. Heizungskessel nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der gasseitigen und der wasserseiti­ gen Schale (5, 6) im An- und Abströmbereich (3, 2) gleich bemessene Wärmebrücken (7) angeordnet sind.