DE8634371U1

DE8634371U1 - Heizkesselelement

Info

Publication number: DE8634371U1
Application number: DE8634371U
Authority: DE
Original assignee: FERROLI PAOLO SAN BONIFACIO VERONA IT
Current assignee: FERROLI PAOLO SAN BONIFACIO VERONA IT
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1987-02-12
Also published as: IT8563409V0; BE905931A; FR2592142A3; IT206653Z2; FR2592142B3; US4886018A

Description

Hei &zgr; kesse I element

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Heizkesselelement, das dazu bestimmt ist, im Gebrauch wenigstens zum Teil mit zu erwärmendem Wasser durchströmt zu werden und zusammen mit anderen anzubauenden, zu vereinigenden und hydraulisch zu verbindenden Heizkesselelementen einen Heizkessel für Mehrstoff-Verbrennung zu bilden. Zwischen den so zusammengebauten Elementen sind Durchgänge für die Rauchgase freigelassen, die aus dem Brennraum abgehen. In den Brennraum springen Rippen vor, die einstückig mit den Heizkesselelementen ausgebildet und zur übertragung der Wärme der Rauchgase auf das zu erwärmende Wasser bestimmt sind.

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Patentanwälte: European Patent Attorneys ■ Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Rechtsanwalt: Zugelassen bei den Hamburger Gerichten

Deutsche Bank AG Hamburg. Nr. 05/28497 (BLZ 200 700 00) · Postscheck Hamburg 28 42 -206 Dresdner .BankAG. flamburg, Nr_ä §33 60 35 (BLZ 200 800 00)

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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein gußeisernes Kesselelement vorgeschlagen, das gerippt ist, wenigstens zum Teil von dem zu erwärmenden Wasser durchströmt wird und dank einer besonderen Ausbildung und Anordnung der Rippen sowie von inneren Zapfen und Wasser-Ablenkelementen einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad zu erzielen gestattet. Nach der Erfindung ist das Heizkesselelement dadurch gekennzeichnet, daß es Rippen aufweist, die einen aerodynamischen Querschnitt von symmetrisch oder unsymmetrisch bikonvexer Gestalt haben, derart, daß der Strömung der Rauchgase ein niedriger Widerstand entgegengesetzt wird und die Rippen vollständig von den Rauchgasen umspült werden, wobei die Bildung von Wirbelerscheinungen an den hinteren Teilen der Rippen vermieden wird. Die Rippen haben vorzugsweise einen zu ihren freien Enden hin abnehmenden Querschnitt. Um die mit den Rauchgasen transportierte Wärme so gut wie möglich auszunutzen, sind die Rippen in Reihen angeordnet, di«> in der Vertika I richtung gegeneinander versetzt sind, und die zu alternierenden Reihen gehörigen Rippen sind zwischeneinander ausgerichtet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen E lements.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie C-C der Fig. 1.

Figuren 4, 5 und 6 zeigen Querschnitte jeder der Arten von zu einer Mittelachse U symmetrischen bikonvexen Ri ppen.

Figuren 7 und 8 zeigen Schnitte zweier Arten von zu der Achse U nicht symmetrischen bikonvexen Rippen.

Fig. 9 zeigt swei Seitenansichten und entsprechende Ansichten von oben von ein und derselben Rippe bei Anordnung in zwei entgegengesetzten Lagen in derselben Richtung.

Fig. 10 zeigt das Strömungsbild des Verbrennungsgases beim Passieren der Rippen zweier benachbarter zusammengebauter Elemente.

Hit Bezugnahme auf die oben aufgezählten Figuren ist mit 1 ein vollständiges Hei zicesse Ie lement bezeichnet, das aus Gußeisen ausgeführt ist und innen über den größeren Teil seines Verlaufs einen zur Aufnahme von Wasser bestimmten länglichen Hohlraum aufweist; diesem wird das Wasser durch eine untere Leitung 2 zugeführt, und das erwärmte Wasser

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wird über eine obere Leitung 3 abgeführt, die auf der der |

Leitung 2 entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Der mit Wasser gefüllte Hohlraum ist in der Figur mit 11 bezeichnet. Falls das Heizkesselelement wie dargestellt ein Zwischenelement des Heizkessels bildet, derart, daß es wie in Fig. 2 schematisch angedeutet zwischen zwei anschließenden Elementen X und Y eingefügt ist, begrenzt es unten und teilweise den Brennraum 4 des Heizkessels. Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, weist das Element erhöhte Leisten und 6 auf beiden Seiten auf, die als Abstands- und Verschlußleisten wirken oder seitliche Begrenzungen für die Rauchgase darstellen, die in dem Brennraum erzeugt werden und sich entlang von Durchgängen M, die zwischen zusammenliegenden Elementen bestehen, nach oben bewegen. Die aus diesen Durchgängen M nach oben abgehenden Rauchgase treten in einen Kollektor ein, beispielsweise einen solchen irgendeiner bekannten Bauart, der in Fig. 1 schematisch mit dem Buchstaben Z bezeichnet ist. In die Durchgänge M stehen Wärmeaustausch-Rippen 7 vor, und zwar sind diese bei den Zwischene lementen auf zwei entgegengesetzten Seiten, jedoch in den zwei seitlichen Elementen nur auf ihrer Innenfläche vorgesehen. Die genannten Rippen haben eine aerodynamische Form, vorzugsweise mit einem eiförmigen Querschnitt (symmetrisch bikonvex) oder einem Querschnitt in Form eines TragtlügelprofiLs (unsymmetrisch bikonvex). Der Luftwiderstand des Vorderteils 32 (siehe Fig. 9) ist

minimal und in dem hinteren Teil 33 beträchtlich herabgesetzt; dies deshalb, weil wegen der hinten zugespitzten Form die Zone der Ablösung des Abstromes, die den umströmten Körper bis zu seiner Spitze begleitet, extrem reduziert ist. Die Geschwindigkeit der Rauchgase ist größer in einer Niederdruckzone und kleiner in einer Aruckzone oder da, wo der Querschnitt größer ist. Um einen vei— besserten thermischen Wirkungsgrad zu erzielen, sind die Rippen mit nach unten weisenden größeren Querschnitten angeordnet. Die horizontale Komponente des Strömungswiderstandes, die somit in der Richtung der Rauchgase liegt, steigt mit zunehmendem Einfallswinkel 40 (Fig. 1) an. Von einem bestimmten Wert des Einfallswinkels an beginnt die Ablösung des Abstromes vom Rücken der Rippe, und die Ablösung pflanzt sich rasch fort, wobei der Einfallswinkel zwischen der Begrenzung des Ausganges und derjenigen des Einganges ansteigt und sich infolgedessen Wirbelzonen bilden und der Widerstand sich im Vergleich zu normaler Strömung des Rauchgases stark erhöht. Deshalb hängt die Wahl der Art und die Anordnung (Geometrie, Richtur-g und Richtungssinn) der Rippe von der Funktion ab, die die Rippe im Zusammenhang mit dem Element hat. Ferner weist der obere Teil der Rippe zwei verschiedene Oberflächen auf, die zu der Basis der Rippe parallel bzw. geneigt sind. Im Gebrauch werden von zwei zusammengebauten Heizkesselelementen Drosselstellen 31 zwischen den Paaren von Rippen 7 begrenzt,

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und ein Teil der Rauchgase strömt durch eine erste Aufeinanderfolge von DrosselsteLLen 31 (siehe Fig. 10), um sich dann in einem Fächer in eine Kammer 33 zu entspannen. Auf diese Weise werden die Rauchgase, die sonst in eine zwischen 2wei Elementen 1 bestehende Twischenzone P strömen wurden, kontinuierlich gegen den unteren Teil der Rippe gelenkt. Der Wechselstutzen-Anscti lußarm 30 weist wenigstens eine Rippe 50 auf, vorzugsweise in Form eines"U", die einen Teil der Rauchgase in die seitliche Zone 60 lenkt, in welcher wegen der Anwesenheit von Rippen 7 ein weiterer Wärmeaustausch stattfindet. Um zu vermeiden, daß bei ihrem Aufstieg die Rauchgase direkte Wege zwischen dem Brennraum 4 und dem Kollektor Z durchströmen, ist vorgesehen, daß die Rippen einer Reihe (zum Beispiel K) gegen die Rippen der benachbarten Reihe (zum Beispiel R und T) versetzt sind, und ferner,- daß die Rippen in Kolonnen ausgerichtet sind (zum Beispiel V und W),immer nit gegeneinander versetzten Rippen, und daß die Richtungen dieser Kolonnen nach oben konvergieren, vorzugsweise gegen eine mittlere Vertikale F, wo Rippen mit vertikaler Achse angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht eine Leichte Reinigung der Elemente 1, weil, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, die Rippen schräge Kanäle (siehe zum Beispiel die Pfeile D und S) von solcher Länge bilden, daß ein Reinigungsgerät bequem eingeführt und betätigt werden kann. Die zwei seitlichen Elemente des Heizkessels unterscheiden sich von den Zwischenelementen dadurch,

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daß die Rippen nur'a'u'f i.hVer innenfläche vorgesehen sind, daß sie sich nach unten in einen Sockel fortsetzen, wie er durch die gestrichelte Linie im unteren Teil der Fig. 1 wiedergegeben ist, daß sie den Brennraum 4 im wesentlichen nur seitlich begrenzen, und daß sie Bohrungen zum Hindurchführen'von Zugstangen aufweisen,die dazu dienen, zwischen sich die übrigen Elemente 1 des Heizkessels zu verriegeln.

Die an sich bekannten Gasbrenner können im unteren Teil der Brennraumes 4 vorgesehen sein, zum Beispiel ungefähr in Höhe der Lime G, und sich in der Ausnehmung 10 erstrecken, die auf einer Seite der Zwischenelemente vorgesehen ist und durch die die sekundäre Luft in den Brennraum 4 eintritt. Der untere Teil 70 des Raumes 11 jedes Elements 1 hat vorzugsweise einen ovalen Querschnitt, und dadurch wird erzielt, daß der größere Teil der Rauchgase nicht zu dem oberen Teil der Rippen hin abgelenkt wird, sondern den unteren Teil umströmt und an den Wänden dieses Elements anhaftend bleibt. Im Inneren jedes Elements stehen Ablenkelemente N vor, die die Wasserströmung gleichmäßig übur den Hohlraum 11 verteilen. Stets befinden sich in dem Hohlraum 11 Zapfen L in Übereinstimmung mit wenigstens einer Reihe von Rippen; diese Zapfen sind vorzugsweise kegtistumpfförmig, mit einem von ihrer Basis zu ihrem Ende abnehmenden Querschnitt. Ihre Funktion besteht darin, den Wärmeaustausch zwischen den Rippen und dem Wasser zu fördern.

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1. Gußeisernes HeizkesseLeLement, das wenigstens zum Teil von zu erwärmendem Wasser durchströmbar ist und auf wenigstens einer Fläche mit Rippen (7) besetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7) eine aerodynamische Form haben, deren Querschnitt mit Bezug auf eine Achse (U) symmetrisch bikonvex oder unsymmetrisch bikonvex sein kann.

2. HeizkesseLeLement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippen (7) von ihrer Basis zu ihrem freien Ende hin abnimmt.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Rippen (7) zwei verschiedene Oberflächen aufweist, von denen sich die eine parallel und die andere geneigt zu der Basis der betreffenden Rippe erstreckt.

4. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7) mit nach unten weisendem größeren Querschnitt angeordnet sind.

5. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Zwischenelemente (1) auf einer

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Seite einen UechseLstutzen-Anschlußarm (30) und in der
anderen Seite eine Ausnehmung oder 'öffnung (10), die
das Einsetzen eines Brenners und den Eintritt von
Sekundärluft in den Brennraum (4) ermöglicht, aufweisen.

6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der WechseLstutzen-AnschLußarm (30)
wenigstens teilweise gerippt ist, vorzugsweise mit zwei
verschiedenen Arten von Rippen (50 und 7).

7. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in seinem unteren Teil (70) einen ovalen Querschnitt aufweist, der eine größere Geschwindigkeit und eine an den Wänden anhaftende Strömung der
Rauchgase zuläßt.

8. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Inneren Ablenkelemente

(N) angeordnet sind, die dem Wasser ein den Wärmeaustausch verbesserndes Strömungsbild geben.

9. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem inneren Hohlraum 1*11)
Zapfen (L) in Übereinstimmung mit wenigstens einer
Reihe von Rippen vorgesehen sind, wobei die Zapfen
vorzugsweise kegelstumpfförmig sind und einen von ihrer

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Basis zu ihrem freien Ende hin abnehmenden Querschnitt haben.