DE8531100U1 - Heizgaszugrohr - Google Patents

Description

&idiagr;&iacgr;4.^:-:° · :": ;' (15 333)

■ lit

süglich seiner EinschweiBung in die Kesselkonstruktion genauso behandelt werden kann wie die bisher verwendeten einwandigen Einzelrohre. Die angepreßten Bereiche bilden dabei unmittelbare Wärmeleitbrücken vom Innen- zum Außantohr, wobei über die Bemessung des Abstandes dieser Wärmeleitbrücken zueinander Einfluß auf den Wärmefluß zum Wärmeträgermedium genommen werden kann. Vorteilhaft und

HeizgaBgugrohr

Die Neuerung betrifft ein Heizgaszugrohr, insbesondere für Tieftemperaturheizkessel zur Verwendung im mittleren Und höheren Leistungsbereich gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches

Heizgaszugrohre der genannten Art sind nach der DOS 33 34 894 bekannt. Dieser vorbekannten Ausbildung lag die Aufgabe zugrunde, Heizgaszugrohre zu schaffen, die einer-

seits dem zu beachtenden Kondensatanfall bzw* der Kondensatbildungsverhinderung Rechnung zu tragen in der Lage sind und die andererseits problemlos herstell- und in die jeweilige Kesselkonstruktion ohne weiteres durch Einschweißung wie die bisherigen Heizgaszugrohre einschweißbar sind. Bei dieser vorbekannten Lösung ist in denkbar einfacher Weise von zwei durchmesserunterschiedlichen Rohren ausgegangen, die also problemlos ineinandergeschoben werden können, wobei aber dann das äußere Rohr in beabstandeten Bereichen einfach an das innere Rohr angepreßt wird, wodurch das in sich einheitliche Heizgaszugrohr entsteht, das be- g

m w w mm* &igr; &igr; (

¹ · · · «&Ggr; &igr; t ft &igr;

in Rücksicht auf die kondensatkritischen Bereiche wird der Wärmefluß im Bereich zur Abzugsseite hin dadurch gedrosselt, daß man die Abstände der wärmeleitenden Bereiche in diese Richtung vergrößert, d.h., durch diese Maßnahme kann sich im abzugsseitigen und insoweit kritischen Bereich das Innenrohr stärker aufheizen, da dort der Wärmefluß zum äußeren Rohr hin bzw. zum Wärmeträgermedium reduziert ist, weil die Wärmeleitbrücken nach hinten immer größerwerdende Abstände aufweisen, während zur Anströmseite hin praktisch normale Wärmeübergangsverhältnisse vorliegen. Derartige Heizgaszugrohre haben die an sie gestellten Forderungen voll erfüllt und funktionieren einwandfrei. Diese Rohre haben jedoch noch in verschiedener Hinsicht gewisse Nachteile, denn diese Rohre sind nicht ohne weiteres für Heizkessel verwendbar, die als sogenannte Tieftemperaturkessel betrieben werden sollan, da hier in den abströmseitigen Bereichen der Rohre in den wiederholten Anfahrphasen derartig betriebener Heizkessel nicht genügend Wärme aufgenommen werden kann. Außerdem müssen die Rohre eine ausreichend große Länge haben, wodurch derartige Kessel entsprechend lang bauen, oder es muß eine entsprechend große Anzahl von Rohren eingebaut werden, was einerseits mit einem großen Fertigungsaufwand verbunden ist und andererseits nicht sicherstellt, daß in jedem Rohr die vom Heizgas zugeführte Wärmeenergie tatsächlich optimal umgesetzt wird.

Der !feuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein

'IC «<C &igr; . ,

■ ! I I ! -ä R ·«· · · I

Heizgasrohr der eingangs genannten Art mit seinen an sich günstigen Eigenschaften dahingehend weiter zu verbessern, daß diese Nachteile behoben werden, d.h., das Heizgaszugrohr soll in seinem kondensatkritischen Bereich derart ausgebildet werden, daß auch in ungünstigen Betriebsphasen eine söhneile Aufheizung dieses Bereiches erfolgen kann und daß insgesamt das Wärmeumsetzungsvermögen eines solchen Rohres erhöht ist und dadurch letztlich auch eine geringere Anzahl von Rohren für eine bestimmte umzusetzende Wärmemenge vorgesehen werden kann und dies mit der Maßgäbe, dabei der züströmseitigen hohen Heizflächenbelastung und dem sich ändernden Gasvolumen Rechnung zu tragen.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizgaszugrohr der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch diese Lösung ist einerseits die gesamte Wärmeübergangsfläche des Rohres vergrößert und zwar insbesondere im kondensatkritischen Bereich, andererseits sind im Zuströmbereich besondere Maßnahmen getroffen, so daß sich dort die sehr heißen Heizgase nicht negativ auf das Heizgaszugrohr auswirken können und ferner ist damit der gesamte Zugwiderstand in Grenzen gehalten, Und zwar durch einen vergrößerten Zuströmquerschnitt in diesem Bereich,

was durch verschiedene Maßnahmen bewerkstelligt werden kann, nämlich bspw. durch schrägen Anschnitt der zuströmseitigen Rippenenden, Beginn der Verrippung erst weiter hinten im Heizgaszugrohr und/oder in Kombination mit einem besonders gestalteten Füllkörper.

So kann vorteilhaft der Heizgaszug derart ausgebildet werden, daß der glatte aber doppellagige und der mit Längsrippen versehene Teil des Innenrohres separate Rohrteile bilden, die sich aneinander anschließend in das Außenrohr eingesetzt sind. Dadurch ist eine separate Fertigung insbesondere des mit den Längsrippen versehenen Rohrteiles ermöglicht. Beide Rohrteile können dabei an Ihrer Stoßstelle miteinander verschweißt oder einfach aneinandergestoßen sein. Das Außenrohr ist dabei bezüglich seines Innendurchmessers zunächst entsprechend groß gehalten, wobei dessen an das Innenrohr anliegensollende Bereiche dann einfach an das Innenrohr mit einer geeigneten Vorrichtung angepreßt werden.

Soweit dies der Durchmesser des berippten Innenrohrteiles zuläßt, könnte dieser Rohrteil ggf. auch sogar in Form eines Strangpreßprofiles hergestellt, entsprechend abgelängt und dann in das Außenro*· .ingesetzt werden. Bevorzugt wird aber ein'a Ausführungsforifi dahingehend/ daß das Innenrohr bzw. dör mit Längsrippen versehene Teil des Innenrohres aus einem mit Rippenfaltungen versehenen und zylindrisch gebogenen Blecjhzuschnittes gebildet ist,

Eine Längsnahtverschweißung des zylindrischen Innenrohres ist dabei nicht zwingend notwendig, kann aber vorgesehen werden. Zweckmäßig wird diese Stoßstelle dort angeordnet, wo sich die Endabkröpfungen des Blechzuschnittes befinden, die dann beim Zusammenbiegen zu einem zylindrischen Rohr gemeinsam eine Längsrippe bilden.

Insbesondere in Rücksicht auf eine gute Reinigungsmöglichkeit, aber auch in Rücksicht darauf, den Strömungswiderstand bei entsprechend großer Anzahl von Längsrippen nicht zu groß werden zu lassen, kann jeweils zwischen zwei Längsrippen mit größerer Höhe mindestens eine Längsrippe mit reduzierter Höhe angeordnet sein. Ein derartiger, mit gefalteten Rippen versehener und zu einem zylindrischen Rohr geschlossener Blechzuschnitt läßt sich auch ohne weiteres mit einer geeigneten Vorrichtung zu einem Heizgaszugrohr verformen, dessen Längsrippen in ihrem Verlauf schraubenlinienförmig verdrillt ausgebildet sind.

Da man im vorderen Bereich der Heizgaszugrohre, d.i..., dort, wo das erste in alternativer Ausführungsform unberippte Rohrteil über dem größeren Teil seiner Länge unmittelbar und ohne bevorzugt in Abständen angelegte Wärmeleitbrükken vom Außenrohr dicht umfaßt ist, und dank der dort nicht vorhandenen Rippen gewissermaßen ein Minus an Strömungswiderstand vorliegt, wird im innenberippten Rohrteil bei entsprechend reduzierter Rippenhöhe ein !Füllkörper angeordnet, so daß die dort strömenden Heizgi&se in den

Rippenzwischenräumen abströmen müssen. In Rücksicht auf den über die ganze Rohrlänge gewissermaßen angepaßt dosierten Wärmeübergang kann sich dabei der Füllkörper ganz oder teilweise über die Länge der Verrippung erstrecken, der jedoch unabhängig davon, wo er beginnt, bevorzugt und anströmseitig in Form eines schlanken Kegels ausgebildet wird, wodurch sich zwangsläufig ein entsprechend großer Zuströmquerschnitt ergibt, der dann in Richtung Abströmung kleiner wird.

Durch diese neuartige Aktivierung der wärmeübertragungswirksamen Heizflächen innerhalb eines Heizgaszugrohres bei engsten Raumverhältnissen und unter Beachtung der Maßgabe "dosierter Wärmeübergangsverhältnisse" in bezug auf die Gesamtlänge des Rohres, ist es ermöglicht, derartige Rohre in ihrer Länge bspw. bei einem Kessel, mit ca. 75 kw-Leistung auf nur ca. 650 mm zu bemessen, bei einem Außendurchmesser des Außenrohres von nur ca. 70 mm, wobei für einen Kessel für eine derartige Leistungsgröße nur ca. 10 Heizgasrohre dieser Art anzuordnen sind. Die neuartige ; Ausbildung der Heizgaszugrohre hat also nicht nur eine Aktivierung der Rohre selbst zur FoI-

kleinen

ge, sondern führt auch zu einer außerordentlich Baulänge des ganzen Heizkessels, der mit solchen Heizgaszugrohren bestückt ist«

Derartige Heizgaszugrohre sind natürlich insbesondere für Heizkessel vorgesehen, die als Tieftemperaturkossei be-

I)II · «· ·

- 1O -

treibbar sein sollen, dies soll aber die Verwendung derartiger Rohre nicht für Heizkessel ausschließen, die in anderen Temperaturbereichen betrieben werden.

Fach der GB-PS 562 435 ist zwar ein gasbeheizter Wassererhitzer bekannt, der eine ähnliche Wandausbildung und Rippenanordnung aufweist, hierbei handelt es sich aber nicht um ein Heizgaszugrohr, sondern um eine relativ groß-Tolumige Brennkammer, die etwa nur doppelt so lang ist wie ihr Durchmesser und bei der der nur die halbe Länge der Brennkammer einnehmende Rippenbesatz, zumal dieser aus abgekanteten u-förmigen Einzelblechprofilen besteht, problemlos eingebaut werden kann. Ein zentrisch zwischen &bull;dem Rippenbesatz angeordneter Verdrängungskörper sorgt nur in einem extrem kurzen Teilbereich für eine Gasführung längs der Brennkammerwand zwischen den Rippen. Außerdem ist die innere Lage der Brennkammerwand nicht für die Ausbildung des Rippenbesatzea ausgenutzt und herangezogen.

Das neuartige Heizgaszugrohr vird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

I I

- 11 -

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Schnitt durch das Heizgaszugrohr;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Heizgaszugrohr im Bereich der Verrippung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Heizgaszugrohr im Bereich dsr Vsrrippung in anderer Ausführungsform;

Fig. 4 perspektivisch das vordere Ende eines zylindrisch noch nicht geschlossenen, aber bereits mit der Rippenfaltung versehenen Blechzuschnittes, aus de'iv das Innenrohr gebildet wird;

Fig. 5 in Außenansicht das Innenrohr in besonderer Ausführungsform und

Fig. 6 die Anordnung mehrerer solcher Rohre in einem entsprechenden Heizungskessel.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, in der verschiedene Ausführungsformen zusammengefaßt verdeutlicht sind, ist das Außenrohr 4 mit Abständen 13 in Teilbereichen an das Innenrohr 1 wärmeleitend dicht anliegend ausgebildet, wobei die Abstände 13 der dicht anliegenden Teilbereiche 12 zur Abströmseite hin größer werdend und die wärmeleitend dicht anliegenden Teilbereiche rundum an das Innenrohr 1 anliegend ausgebildet sind. Dabei kann das 'Innenrohr 1 maximal

- 12 -

bis zur halben Länge des ganzen Heizgäszugrohres 2 glatt, d.h. ohne Innenverrippung ausgebildet und anschließend mit sich in Längsrichtung erstreckenden Längsrippen 3 versehen sein? 4ie sich radial maximal bis zum Zentrum Z des Heizgaszugrohres 2 erstrecken können, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet.

Sofern sich das innenberippte Innenrohr 5 bis in den Zuströmbereich 15 erstreckt, werden die Längsrippen 3 in diesem Bereich zur Einströmöffnung 15* hin mit schräg verlaufenden Enden 17 ausgebildet _} wie dies ebenfalls in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Der hier als Zuströntbereich 15 bezeichnete Innenraum des Heizgaszugrohres kann sich dabei ohne weiteres bis zur halben Länge des ganzen Heizgaszugrohres frei erstrecken. Sofern sich die Längsrippen 3 radial nicht bis zum Zentrum Z erstrecken, wie ebenfalls in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, im Freiraum zwischen den Rippenenden 16 ein Füllkörper 10 angeordnet, dessen zuströmseitiges Teil 10¹ als schlanker Kegel ausgebildet ist, um damit ebenfalls die Forderung zu erfüllen, daß der Zuströmbereich einen größeren Querschnitt erhält als der sich anschließende Querschnitt im Heizgaszugrohr 2. Einerseits werden dadurch die zuströmenden

&bull; t

Heizgase in die Rippenzwischenräume abgedrängt und dort der unmittelbare Wärmeübergang an die Rippen erhöht und andererseits wird der Gesamtwiderstand des Heizgaszugrohes nicht bzw. nicht wesentlich erhöht, da ja im Zu-Btrömbereich des Innenrohres 1 gewissermaßen ein Minus an Strömungswiderstand gewonnen ist. Zweckmäßig kann insbesondere, wenn der Füllkörper erst weiter hinten eingesetzt ist, zuströmseitig am Füllkörper 10 bzw. 10' ein Wirbulator 11 in der bspw. dargestellten Form angeordnet sein, mit dem auch der Füllkörper 10 problemlos im Falle beabsichtigter Reinigung aus dem Rohr herausgezogen werden kann.

Der erwähnten Forderung kann, wie erwähnt, auch durch eine glatte, d.h. längsrippenfreie Ausbildung des Innenrohres 1 im Zuströmbereich 15 genügt werden, wie dies ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich ist. An sich könnten dabei der glatte Teil 5 und der mit Längsrippen 3 versehene Teil des Innenrohres 1 aus einem Stück gebildet sein, was jedoch mit einer beträchtlich aufwendigen Fertigungseinrichtung verbunden wäre. Wie dargestellt, sind deshalb der glatte und der mit Längsrippen 3 versehene Teil des Innenrohres 1 als separate Rohrteile 5, 6 ausgebildet, die, sich dicht aneinander anschließend, im Außenrohr eingesetzt sind. Beide Rohrteile 5, 6 können dabei einfach aneinandergestoßen, an ihrer Stoßstelle 7 sich überlappend ausgebildet oder miteinander verschweißt sein.

l*t ««iff«· »ft &igr; ' « · · «ti &bull;St SS t Ct
ti!»·)« · · « ,

Das Einbringen des Innenrohres 1 in das Außenrohr 4 ist absolut unproblematisch, da dieses ausreichend Übermaß haben muß und sonst keine bevorzugten Wärmeübergangsleitbrücken an das Außenrohr angepreßt und am Innenrohr zur Anlage gebracht werden können*

Vie insbesondere ans den Fig. 2 bis 4 erkennbar, ist der mit Längsrippen 3 versehene Teil des Innenrohres 1 aus einem mit Rippenfaltungen 8 versehenen und zylindrisch gebogenen Blechzuschnitt 9 gebildet. Die einlagigen Endabkröpfungen 3" an beiden Längsrändern des Blechzuschnittes 9 bilden dabei in gegenseitiger Anlage und bei zylindrischem Zusammenschluß des Blechzuschnittes 9 gemeinsam eine Rippe (siehe Fig. 2, 3). Diese Ausführungsform käme natürlich auch dann zur Anwendung, wenn sich die Längsrippen über die ganze Rohrlänge erstreckten.

Wie aus Fig. 2, 3 ersichtlich, können dabei die Rippen untereinander gleiche oder unterschiedliche Höhen haben und ggf., zumindest teilweise und je nach Innendurchmessergröße, sogar, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet, bis in den Zentrumsbereich (dies dann natürlich ohne Anordnung eines Füllkörpers) des Innenrohres 1 reichen. Die Herstellung solcher Rippen ist absolut unproblematisch, da das Innenrohr 1, wie erwähnt, bevorzugt aus einem Blechzuschnitt 9 gebildet wird, der einer solchen Verformung ohne weiteres auf geeigneten Vorrichtungen zugänglich ist.

, ' * , J I I « &igr; I I Ifilil f.

Ebenfalls auf einer geeigneten Vorrichtung kann dann das |j zylindrisch geschlossene Blechrohr mit den Längsrippen 3' in sich verdrillt werden, so daß die Längsrippen 3', wie in Fig. 5 angedeutet, einen schraubenlinienförmigen Verlauf erhalten.

Wie ebenfalls aus Fig. 1 erkennbar, ist das Außenrohr 4 zuströmseitig über einen größeren Teilbereich am glatten Rohrteil 5 des Innenrohres 1 anliegend ausgebildet, d.h., dort sind keine schlecht wärmeleitenden Hohlräume vorhanden, sondern in diesem Bereich des glatten Innenrohres 1 liegt eine sich über diesen ganzen Bereich 14 erstreckende Wärmeleitbrücke vor, wobei dann die in Strömungsrichtung folgenden Wärmeleitbrücken kleiner bzw. die Abstände dieser Wärmeleitbrücken größer werden.

In Fig. 1 ist noch eine andere Ausfuhrungsform mit enthalten, die gegenüber der bisher beschriebenen sogar noch günstiger ist. Hierbei können sich nämlich die Längsrippen 3 bis ir den Einströmbereich 15 erstrecken, wobei zwecks Vermeidung einer Rippenverzunderung und Erzielung einer Querschnittsvergrößerung die Pippenhöhe zur Zuströmöffnung 15* hin, wie gestrichelt angedeutet, vorteilhaft abnehmend bemessen sein kann. " ^jr Füllkörper 10 kann sich dabei ebenfalls bis in diesen Bereich 15 erstrecken, ist dabei aber mindestens in diesem Bereich in Form eines ' schlanken Kegels 10· ausgebildet, wodurch den einströmen-

&bull; · * Il

* * · ·&igr; itte &ogr;-»

SI ·*·

·*■ Il · e < »

&bull; · « » · I I _&lgr;%&ggr; ·&igr;&igr; · ·

■ · &igr; &igr; &Iacgr;&bgr;&eegr; « ■ &ogr;

den, sehr heißen Heizgasen ein größeres Volumen zur Verfugung steht.

Fig. 6 dient lediglich der Verdeutlichung der Anordnung derartiger Rohre in einem entsprechenden Heizkessel/ der Dank der in jeder Hinsicht optimal wirksamen und optical aktivierten Heizgaszugrohre entsprechend kurz gebaut werden kann.

* * · 4 4« 4» 4 i i 4

Claims (7)

1. ( 15 333 )

   Schutzansprüche:

   1« Heizgaszugrohr, insbesondere für Tieftemperaturheizkessel zur Verwendung im mittleren und höheren Leistungsbereich,

   bestehend aus zwei ineinander angeordneten Rohren Eiit einer Länge, die dem Mehrfachen ihres Durchmessers entspricht, wobei das äußere Rohr mindestens in Teilbereichen an das innere Rohr wärmeleitend dicht anliegend ausgebildet und angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Innenrohx (1) mit sich in

   Längsrichtung erstreckenden Längsrippen (3) versehen ist, die bezüglich ihrer Höhe (H) maximal bis zum Zentrum (Z) des Zugrohres (2) erstreckt, sind oder daß bei geringerer Höhe (H) im Freiraum zwischen den Rippenenden (16) ein Füllkörper (10, 10^l) angeordnet ist j

   daß im Zuströmbereich (15) des Heizgaszugrohres (2) der freie Strömungsquerschnitt bei gleichbleibendem Querschnitt des äußeren Rohres (4) größer bemessen 1st als der sich daran anschließende Strömungsquerschnitt des Heizgaszugrohres (2) und daß der mit Längsrippen (3) versehene Teil des Innenrohres (1) aus einem mit Rippenfaltungen (8) versehenen und zylindrisch gebogenen Blechzuschnitt (9) gebildet ist.
2. 2. Heizgaszugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (3) im Zuströmbereich (15) zur Einströmöffnung (15*) hin mit schräg abgeschnittenen Enden (17) versehen sind.
3. 3. Heizgaszugrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet / daß mindestens der im Zuströmbereich O 5) angeordnete Teil (10') des Füllkörpers (10) kegelförmig zugespitzt ausgebildet ist.
4. 4. Heizgaszugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Zuströmbereich (15) das Innenrohr (1) als rippanfreies Rohrteil (5) ausgebildet ist.
5. 5. Heizgaszugrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der glatte und der mit Längsrippe^ (3) versehene Teil des InnenrohreE> (1) als separate Rohrteile (5, 6) ausgebildet und sich aneinander anschließend im Außenrohr (4) eingesetzt sind.
6. 6'. Heizgaszugrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Längsrippen (3) mit maximaler Höhe mindestens eine Längsrippe (3¹) mit reduzierte!- Höhe angeordnet ist.
7. 7. Heizgaszugrohr nach einem aer Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (3, 3') in ihrem Verlauf schraubenlinienförmig verdrillt ausgebildet

   . Heizgaszugrohr nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (4) zuströmseitl# mindestens über einen Teilbereich am glatten Rohrteil (5) des Innenroh res (1) ausgebildet ist.