DE3333730A1 - Heizkessel mit maeanderfoermigem heizregister - Google Patents
Heizkessel mit maeanderfoermigem heizregisterInfo
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Description
333730
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einem Brennraum mit einem daran anschließenden Rauchzug und
wenigstens einem diesen als Heizregister umgebenden Mantel eines Wärmeabführmediums, der als doppelwandige
Lamelle ausgebildet ist, nach Patentanmeldung P 33 3] 054.8. Die'Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zur Herstellung des Heizkessels.
Der Heizkessel der Stammanmeldung weist ein Heizregister auf, dessen doppelwandige Lamelle in Form einer
Spirale aufgewickelt ist. Im Zentrum des Heizregisters ist der Brennraum angeordnet, von dem aus ein Rauchgaskanal
spiralförmig zwischen den Spiralgängen des Heizregisters verläuft und am oberen Ende in einen
Rauchgassammelkanal eintritt. Im Gegenstrom zum Fluß
der Rauchgase wird ein Wärme ab führmedium im Heizregister geführt f wodurch ein intensiver Wärmeaustausch
zwischen den Rauchgasen und dem Wärmeabfuhr— medium erreicht wird.
Ersichtlicherweise kommt die spiralförmige Rauchgasführung dem Bestreben der erhitzten Rauchgase nach
oben zu steigen, nicht entgegen. Da zusätzlich durch
COPY I
den Gegenstrom des Wärmeabführmediums eine starke Abkühlung
der Rauchgase erfolgt, müssen die Rauchgase durch einen Ventilator am Ende des Rauchgaskanals
abgezogen werden. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Herstellung eines spiralförmigen Heizregisters
trotz wesentlicher "Verbesserungen gegenüber Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik ziemlich
aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel anzugeben, hei dem die Rauchgase im Heizregister
besonders ströraungsgünstig geführt werden, wobei aber weiterhin ein guter Wärmeaustausch zwischen
Rauchgasen und Wärmeabführmedium gegeben ist. Das Heizregister des Heizkessels soll ferner einfach
aufgebaut und so gestaltet sein, daß eine vollautomatische
Fertigung des Kessels möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch, gelöst f daß
bei dem Heizkessel zumindest ein Teil der Heizregisterlamelle onäanderförmig gebogen ist.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels
besteht das Heizregister oberhalb'des Brennraumes aus gleichförmigem und im wesentlichen horizontal
copy J
angeordneten Lagen von .Mäanderschlingen, in denen der
Fluß des Wärmeabführmediums im Querstrom zvm Rauchgas-*
fluß erfolgt. Um einen intensiven Wärmeaustausch zwischen Rauchgasen und Wärmeaustauschmedium zu erzielen, werden
bei dem Heizkessel Rauchgase und Wärmeaustauschmedium wie bei der Stammanmeldung im Gegenstram geführt, wobei
aber bei dem erfindungsgemäßen Heizkessel Rauchgasstram und der Strom des Wärmeaustauschmediums im
Heizregister mäanderförmig verlaufen. Diese Rauchgasführung
kommt dem Bestreben der heißen Rauchgase nach oben, in kältere Zonen des Kessels zu steigen, entgegen.
Gleichzeitig· ist der Rauchgaskanal genügend lang und bietet große Wärmeaustauschflächen, um einen
guten Wärmeübergang zwischen den Rauchgasen und dem Wärmeaustauschmedium zu ermöglichen.
Die mäanderförmige Rauchgasführung zwischen den horizontalen
Lagen der Mäanderschlingen des Heizregisters wird dadurch, erreicht, daß jede zweite horizontale
Lage an einem Leitblech, einer inneren Auskleidung des Heizkessels derart dichtend anliegt, daß die Rauchgase
zwischen den benachbarten Mäanderschlingen im Gegenstrom geführt sind.
Eine fertigungstechnisch besonders einfache Ausbildung
des Heizregisters ist dadurch gegeben, daß das He.izregister
zweiteilig aus seitlich ineinander verschiebbaren Noppenblechen aufgebaut ist, wobei weiterhin vorgesehen
ist, daß die Noppenbleche im Randbereich einander überlappend gefalzt und im Überlappungsbereich
verschweißt sind, über die Noppen stützen sich die einzelnen Lagen der Heizregisterlamellen gegenseitig
aneinander ab. Die'Noppen, die den Rauchgaskanal durchsetzen,
sorgen zudem für eine optimale Verwirbelung der Rauchgase und somit für einen guten Wärmeaustausch
zwischen den Rauchgasen und den Wärmeaustauschwänden des Rauchgaskanals.
Aufgrund der zweiteiligen Ausbildung des Heizregisters ist es möglich., eine Wärmeaustauschschlange zur Brauchwassererhitzung
in das Heizregister einzubauen. Dies ist sowohl bei der mäanderförmigen als auch der spiralförmigen
Ausbildung des Heizregisters möglich. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, daß die Wärmeaustauschschlange
den gesamten, das Wärmeabführmedium führenden Raum des Heizregisters durchsetzt. Aufgrund ihrer
Länge verfügt die Wärmeaustauschschlange über eine erhebliche Speicherkapazitätf die eine Ausrüstung des
Heizkessels mit einem Eoiler überflüssig macht.
COpy
-μ -
Ein einfaches Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Heizkessels, das zudem die vollautomatische Fertigung des Kessels ermöglicht, ist dadurch gekennzeichnet,
daß zur Fertigung des Heizregisters zumindest ein Teil von zwei genoppten Blechen mäanderförmig
gebogen, die Bleche anschließend randseitig gefalzt, seitlich ineinander geschoben und randseitig
verschweißt werden, und das Heizregister ;mit einer Verkleidung versehen wird, die den Rauchgasstrom im
Querstrom zum Fluß des Wärmeabführmediums im Heizregister
ableitet. Wenn das Heizregister, des Kessels
mit einer Wärmeaustaxischschlange ausgerüstet werden soll, kann die Wärmeaustauschschlange zwischen die
mäanderförmig gebogenen Bleche eingelegt werden, bevor die Bleche ineinander geschoben werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in. der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur. 3 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Heizkessels,
mit abgenommener Frontverkleidurig,
Figur 2 einen Schnitt durch den Kessel der Figur 1,
wobei die Verkleidung von Front- -und Rückseite des Kessels vom Heizregister abgesetzt ist,
Figur 3 eine Ansicht der Heizregisterteile r
Figur 4 eine Ansicht einer mäanderförmig gebogenen Wärmeaustauschschlange des Heizregisters f
Figur 5 einen Schnitt durch das Heizregister mit eingesetzter Wärmeaustauschschlange und
Figur 6 einen Schnitt durch eine horizontale Lage der Heizregisterlamelle mit der Noppenanördnung
auf der Lamellenaußenseite.
In Figur 1 ist das Heizregister eines erfindungsgemäßen
Heizkessels ouit einer äußeren Wärmeisolierung 9 und einer Seitenverkleidung 8 dargestellt.
Das Heizregister besteht aus einer doppelwandigen Lamelle 2f die oberhalb einer Brennkammer 1 des
Kessels mäanderförmig gebogen ist. Der mäanderförmige Teil des Heizregisters bildet den oberen Abschluß
der Brennkammer 1. Dieser Teil geht nach unten in einen halbzylinderförmigen Abschnitt über, der die
Seitenbegrenzung und den Boden der Brennkammer 1 bildet. Die. Mäanderschlingen der Heizregisterlamelle
sind gleichförmig ausgebildet und bilden horizontal angeordnete Lagen. Die horizontalen Lagen der
Mäanderschlingen stützen sich gegenseitig durch Noppen 4 ab, die in die Heizregisterlamellenwandung
eingeprägt sind.
Der Zutritt des Wärmeaustauschmediums, z. B. Wasser,
in das Heizregister erfolgt am Anfang 6 der ersten Mäanderschlinge, der Austritt des erwärmten Wärmeaustauschmediums
aid Ende 5 des halbzylinderförmigen Abschnittes, der die Brennkammer 1 umfaßt. Die Fließrichtung
des Wärmeaustauschmediums ist in Figur 1
durch Pfeile 7 angedeutet.
Der Raum zwischen den horizontalen Lagen der Heizregisterlamelle bildet einen Rauchgaskanal 3, durch
den die Rauchgase im Querstrom zum Fluß des Wärmeaus— tauschmediums geführt werden. Der Rauchgaskanal 3 ist
zu beiden Seiten durch die plattenförmige Seitenverkleidung 8 des Heizkessels begrenzt, die an den Rundungen
der Mäanderschlingen der Heizregisterlamellen dichtend anliegt. Im Bereich der Rundungen weist die
Heizregisterlamelle keine Noppen auf. Die Verkleidung 8 stellt gleichzeitig die Verbindung zu der Wärmeisolierung
9 des Heizkessels her, die wie im Ausführungsbeispiel aus geschäumten Kunststoffmaterial bestehen
kann.
COPY ',
ΛΑ
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weisen die vordere und hintere Verkleidung 18, 19 des Heizkessels auf
ihrer zum Heizregister gerichteten Innenseite Leitbleche 20 bzw. 21 auf, die die vordere bzw. hintere
Begrenzung des Rauchgaskanals 3 bilden. In die Leitbleche 20 und 2] sind im Querschnitt halbkreisförmige
Vertiefungen 14 und 15 eingeprägt, die unterschiedliche Tiefe aufweisen. Die Vertiefungen 14 und 15 verlaufen
parallel zu den horizontalen Lagen der Heizregisterlamelle. Bei einem fertig montierten Heizkessel
liegt der Rand jeder zweiten Lage der Heizregisterlamelle in einer der Vertiefungen 14 der Leitbleche
20 xmd 21 und ist gegen die Blechwandung durch einen Dichtstreifen, z. B. aus Asbestschnur, abgedichtet.
Die Vertiefungen 15 liegen nicht an der Heizregisterlamelle an und schaffen somit einen Kanal,
der benachbarte,, horizontale Abschnitte des Rauchgaskanals
3 miteinander verbindet. Da die Vertiefungen 14 und 15 der Leitbleche 20 "und 21 so versetzt zueinander
angeordnet sind, daß einer Vertiefung 14 des Leitbleches 20 eine Vertiefung 15 des Leitblechs
21 gegenübersteht "und umgekehrt, verläuft der Rauchgaskanal 3 von der Brennkammer 1 aus mäanderförmig
durch die Mäanderschlingen des Heizregisters. Der Rauchgaskanal 3 mündet am oberen Ende des Heizregisters
Copy
in einen Rauchgassamme!kanal f an den ein Abgasventilator
17 mit Austrittsstutzen angesetzt ist,
Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, werden die Rauchgase, deren Weg in Figur 2 durch große Pfeile
gekennzeichnet ist, "und das Wärmeaustauschmedium im
Gegenstrom geführt, wodurch ein intensiver Wärmeaustausch erreicht wird. Da die Rauchgase bis unter ihren
Taupunkt abgekühlt werden f fällt im.oberen Bereich
des Rauchgaskanals 3 Kondensat an, das, wie durch die kleinen Pfeile in Figur 2 angedeutet, dem Rauchgasstrom
entgegengesetzt in Richtung Brennkammer ablaufen kann. Damit den Rauchgasen ständig Wasserdampf aus
dem Kessel abgeführt wird, kann auf eine spezielle Kondensatabführung verzichtet werden.
Der Figur 2 ist auch zu entnehmen, daß der Brenner
des Heizkessels im .unteren Bereich der Brennkammer 1 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird der brennbare
Anteil des Heizgases besonders gut ausgenutzt, und es wird ferner erreicht, daß die unterste Lage
der Heizregisterlamelle in die heißeste Zone der Brennkammer eintaucht. Der Brennkammer. 3 wird über öffnungen.
H 3 in der vorderen, -und hinteren Verkleidung 3 8,
des Heizkessels Frischluft zugeführt. Ein Teil. 13 der
vorderen Verkleidung 18 kann ferner herausgenommen werden, wodurch eine Wartungs- und Reinigungsöffnung
für den Brennraum bzw. den Brenner geschaffen wird. Falls eine Reinigung des Heizregisters des Kessels
erforderlich ist, kann auch die gesamte vordere Verkleidung des Heizkessels abgenommen werden.
Gemäß Figur 3 ist die Heizregisterlamelle 2 zur Vereinfachung ihrer Herstellung aus zwei Teilstücken
2' und 2" aufgebaut. Die Teilstücke 2' und 2" bestehen aus einseitig genoppten Edelstahlblechen, die schon
in der späteren Gestalt des Heizregisters vorgeformt vorliegen. Die Ränder der Bleche 21 und 2" sind
so gefalzt, daß bei seitlich ineinander geschobenen Teilen die gefalzten Randbereiche einander überlappen
und anschließend an der Stoßkante im Überlappungsbereich verschweißt werden können.
In dem mäanderförmig vorgeformten Bereich der Teilstücke
2" und 2' liegen in den horizontalen Abschnitten zwei Blechlagen mit Noppen 4 derart übereinander,
daß die Noppen der oberen Blechlage in die Zwischenräume zwischen den Noppen der unteren Blechlage eingreifen.
Die genaue Anordnung der Noppen 4 auf den Blechen ist aus Figur 6 ersichtlich. Innerhalb eines
horizontalen Rauchgaskanalabschnittes 3 weist die untere Blechlage 3 zu den Blechrändern parallele Noppenreihen
mit sieben Noppen und die obere Blechlage versetzt dazu drei parallele Reihen mit sechs Noppen auf. Die Noppen
4 sind als Konusnocken gestaltet und liegen an der gegenüberliegenden BIechwandung an. In Figur 3 sind die Noppen
4 der Übersichtlichkeit wegen bei dein Teilstück 2' weggelassen.
Noppen auf der Oberseite des Teilstückes 2' können, wie in Figur 1 gezeigt, auch als Verstärkungsund
Halteelemente für die Kesselisolierung dienen. Ferner können die Teilstücke 2' und 2" auch im halbzylinderförmig
gebogenen Bereich Noppen aufweisen, die als Abstandshalter
und Verstärkung dieses Heizregisterlamellenbereichs dienen.
Die in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichneten horizontalen Abschnitte des Rauchgaskanals sind bei den
Teilstücken 21 und 2" des Heizregisters so angeordnet,
daß bei ineinandergeschobenen Teilstücken diese Abschnitte wechselweise einmal vom Teilstück 2' und der
nächste vom Teilstück 2" gebildet werden. Insgesamt weist also ein aus den Teilstücken 2' und 2" zusammengesetztes
Heizregister 9 derartige Abschnitte auf.
In der Figur 4 ist eine Wä-rmeaustauschschlange. 10
gezeigt, die in das Heizregister des Heizkessels zur Brauchwasseraufheizung eingebaut werden kann
und aufgrund ihrer Länge ein Warmwasser-Reservoir mit großer Speicherkapazität darstellt. Die Wärmeaustauschschlange
10, die aus Kupferrohr oder anderen geeigneten Materialien bestehen kann, ist in einem
Stück als Register aus mehreren, mäanderförmig gebogenen Lagen gebogen. In dieser Ausbildung durchsetzt
die Wärmeatistauschschlange 10, wie aus Figur
5 ersichtlich ist, im mäanderförmig gebogenen Teil des Heizregisters den das Wärmeabfuhrmedium
führenden Raum. Kaltwasserzulauf und Warmwasserablauf der Wärmeaustaxischschlange 10 sind koaxial im
Inneren des Rücklauf- bzw. Vorlauf-Rohrstutzens
6 und 5 des. Heizregisters angeordnet. Die Wärmeaustauschschlange 10 wird als fertig gebogenes Register
vor dem Ineinanderschieben zwischen die Teilstücke 21 und 2" des Heizregisters gelegt.
In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, daß die Wärmeaiastauschschlange auch in dem halbzylinderförmig
gebogenen Teil des Heizregisters verläuft, wobei gegebenenfalls die Wärmeaustauschschlange 10 die
Abstandhaltefunktion der Noppen 4 in diesem.Bereich
übernehmen kann.
In seiner erfindungsgemäßen Ausbildung ist der Heizkessel
für eine vollautomatische Kesselfertigung geeignet. Die Formung der Teilstücke 21 und 2" des Heizregisters
kann bei der Kesselherstellung mittels einer hydraulischen Presse durchgeführt werden, deren Stempel
entweder direkteinfahrend oder seitlich ein- und ausfahrend arbeiten. Zur Biegung der Mäanderschlingen
der Teilstücke werden die Stempel nacheinander eingefahren. Zuvor ist schon die Ausformung des halbzylinderförmigen
Bereichs der Teilstücke erfolgt. Bei dem Formvorgang arbeiten die Stempel gegen eine massive
Wand, die Seitenführungen, für den zu verformenden Blechbandabschnitt aufweist. Die Stempel sind ferner
so ausgebildet, daß während des Formvorganges gleichzeitig auch eine Abkantung der Randbereiche der Formteile
erfolgt. Die endgültige Abkantung wird durch zu beiden Seiten des Formteils angeordnete Werkzeuge
vorgenommen, die gegen das Formteil bewegt werden. Diese Werkzeuge können auch während des Formvorganges
des Teils durch die Stempel die Abkantung der Randbereiche unterstützen.
Nach der Formung und Abkantung wird auf das Formteil
zur endgültigen Formgebung ein allseitiger Anpreßdruck ausgeübt. Die fertigen Teilstücke 2' und 2"
werden anschließend seitlich ineinandergeschoben und im Überlappungsbereich der Seitenkanten durch einen
Schweißautomaten mit mehreren Schweißköpfen in einer Bewegung verschweißt.
Claims (10)
1. Heizkessel mit einem Brennraum mit einem daran anschließenden
Rauchzug und wenigstens einem diesen als Heizregister umgebenden Mantel eines Wärmeabführmediums,
der als doppelwandige Lamelle ausge- i bildet ist, nactr Patentanmeldung P 33 31 054.8, \
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Heizregisterlamelle (2) mäanderförmig gebogen ist.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■
·.. daß das Heizregister oberhalb des Brennraumes (1) ;
aus gleichförmigen und im wesentlichen horizontal angeordneten Lagen von Mäanderschlingen besteht f
in denen der Fluß des Wärmeabführmediums im Querstrom
zur Rauchgasfluß erfolgt.
3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet,
daß jede zweite horizontale Lage der Mäanderschlingen an einem Leitblech (20, 21) einer
inneren Auskleidung des Heizkessels derart dichtend anliegt, daß die Rauchgase zwischen benachbarten
Mäanderschlingen im Gegenstrom geführt sind.
COPY
- A 2 -
4. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizregister zweiteilig aus seitlich ineinander verschiebbaren Noppenblechen
(2', 2") aufgebaut ist.
5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenbleche (2'r 2") im Randbereich einander
überlappend gefalzt und im Überlappungsbereich verschweißt sind.
6. Heizkessel nach Anspruch 1f dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizregister sowohl in mäanderförmiger als auch spiralförmiger Ausbildung eine Wärmeaustauschschlange
(.10) zur Brauchwassererhitzung aufweist.
7. Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärraeaustauschschlange (10) den gesamten das Wärmeabfuhrmedium führenden Raum des Heizregisters
durchsetzt.
8. Heizkessel nach Anspruch 6 oder 7f dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeaustauschschlange (10) einteilig ausgebildet ist und ein Register aus mehreren,
mäanderförmig oder spiralförmig gebogenen Lagen bildet,
- A 3 -
9. Verfahren zur Herstellung eines Heizkessels nach den
Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fertigung des Heizregisters zumindest ein Teil von
zwei genoppten Blechen (21, 2") mäanderförmig gebogen,
die Bleche anschließend randseitig gefalzt, seitlich, ineinandergeschoben und randseitig verschweißt
werden, und daß das Heizregister danach mit einer Verkleidung versehen wird, die den Rauchgasstrom
im Querstrom zum Fluß des Wärmeabführmediums im Heizregister ableitet.
10. Verfahren nach. Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet,
■..daß eine Wärmeaustauschschlange (10) zwischen die Bleche (21, 2") eingelegt wird, bevor die Bleche
ineinander geschoben werden.
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Publications (1)
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ID=6209438
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DE (1) | DE3333730A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR673910A (fr) * | 1929-04-23 | 1930-01-21 | Foyer à récupération pour chauffage central et autres usages | |
US1895720A (en) * | 1930-11-26 | 1933-01-31 | P H Ma Girl Foundry And Furnac | Boiler |
FR778030A (fr) * | 1934-07-10 | 1935-03-07 | Chaudière à gaz pour chauffage central et autres applications | |
DE2742839A1 (de) * | 1977-09-23 | 1979-04-05 | Bosch Gmbh Robert | Waermeuebertrager fuer einen gas- oder oelbeheizten durchlauf-wassererhitzer |
-
1983
- 1983-09-17 DE DE3333730A patent/DE3333730A1/de not_active Withdrawn
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