DE9007764U1 - Boiler for burning liquid or gaseous fuels - Google Patents
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Description
(16 455)(16 455)
He i.zkes_s_ §_!____.zumHe i.zkes_s_ §_!____.zum
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a heating boiler for burning liquid or gaseous fuels according to the preamble of the main claim.
Heizkessel der genannten Art sind allgemein bekannt und im Detail unterschiedlichen, im Prinzip aber gleichen Konstruktionsformen in Benutzung, Im Prinzip gilt diese bekannte Kesselausbildung sowohl für Heizkessel aus Stahlblech als auch aus Guß, wobei die Gußheizkessel aus relativ schmalen, in einem Stück und im Kernguß hergestellten Einzelgliedern (s. DE-OS 20 17 992 und auch FR-PS 22 37 141) bestehen, die, im Bereich relativ kleiner Uberströmöffnungen wasserseitig vernippeIt, zu einem aus einer Vielzahl von Einzelgliedern bestehenden Block zusammengefügt werden. Um die Herstellung von Gußkesseln dieser Art einer einigermaßen rationellen Serienfertigung zugänglich zu machen, muß ein beträchtlicher technischer Aufwand getrieben werden, und zwar insbesondere auch in Rücksicht darauf, daß die Einzelteile bzw. die Gußglieder im Kernguß hergestellt werden. Die Bindemittel für das Binden des Formsandes der Kerne, die für die Ausbildung der Hohlräume in einemBoilers of the type mentioned are generally known and are used in different, but in principle identical, construction forms. In principle, this known boiler design applies to boilers made of sheet steel as well as cast iron, whereby the cast iron boilers consist of relatively narrow individual elements made in one piece and in core casting (see DE-OS 20 17 992 and also FR-PS 22 37 141), which are nippled on the water side in the area of relatively small overflow openings, and are joined together to form a block consisting of a large number of individual elements. In order to make the manufacture of cast iron boilers of this type accessible to a reasonably efficient series production, a considerable technical effort must be made, especially in view of the fact that the individual parts or the cast elements are manufactured in core casting. The binding agents for binding the molding sand of the cores, which are used to form the cavities in a
Kesselglied erforderlich sind, sind zum Teil hochgiftig. Der nach dem Guß nicht mehr verwendbare Kernformsand kann deshalb in der Regel nicht ohne weiteres auf normalen Deponien abgelagert, und sondern muß auf Sonderdeponien verbracht werden, was mit hohen Kosten und mit erheblichen Umständen verbunden ist. Durch die Ausbildung von Gußkesseln aus einer Vielzahl von in sich bis auf die kleinen zu vernippelnden öffnungen geschlossen herzustellenden Einzelgliedern wird außerdem der Gußmaterialaufwand relativ groß, d.h., derartige Gußkessel haben zwangsläufig ein beträchtliches Gewicht. Dies gilt bspw. auch für einen Heizkessel nach der BE-PS 469170, bei dessen Fußfertigung der Einzelglieder nicht auf Kerne verzichtet werden kann.The core molding sand that is no longer usable after casting can therefore generally not be disposed of in normal landfills and must be disposed of in special landfills, which is very expensive and involves considerable inconvenience. The fact that cast iron boilers are made from a large number of individual elements that are closed apart from the small openings that need to be sealed also means that the amount of casting material required is relatively high, i.e. such cast iron boilers are inevitably very heavy. This also applies, for example, to a heating boiler according to BE-PS 469170, where cores cannot be used to manufacture the individual elements.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art zu verbessern und zu schaffen, der bezüglich seiner wesentlichen Teile, also Gehäuse und Feuerraum, aus bezüglich der Kondensatresistenz günstigem Guß gefertigt sein soll, wobei aber diese Teile kernlos gießbar und damit fertigungsrationell und uraweltschonend herstellbar sein sollen, und zwar mit der weiteren Maßgabe, einen solchen Kessel aus nur wenigen Teilen mit geringem Monta— geaufwand bei einfacher und die auftretenden unterschiedlichen Wärraebelastungen berücksichtigender Abdichtung zusammenfügen zu können.The invention is therefore based on the object of improving and creating a heating boiler of the type mentioned at the beginning, the essential parts of which, i.e. the housing and combustion chamber, are to be made of cast iron that is favorable in terms of condensate resistance, but these parts should be able to be cast without a core and thus be manufactured in a way that is efficient and environmentally friendly, with the further proviso that such a boiler can be assembled from only a few parts with little assembly effort and with simple sealing that takes into account the different thermal loads that occur.
Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst, Vor- * teilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen .This object is achieved with a heating boiler of the type mentioned at the outset according to the invention by the features stated in the characterizing part of the main claim. * Advantageous further developments arise from the subclaims.
Im Gegensatz zu bisherigen Gußheizkessel, die aus einer in sich in einem Stück mit Kernen gegossenen, miteinander wasserseitig zu vernippeInden, relativ schmalen Einzelgliedern bestehen, ist der erfindungsgemäße Heizkessel nur aus "schalenförmig" gießbaren und damit "grün ausformbaren", d.h. ohne Kern gießbaren Elementen gebildet, die auf einfache Weise und ohne Vernippelung abgedichtet zusammengefügt sowohl das wasserführende Gehäuse als auch den Feuerraum bilden. Die kernlose Ausformbarkeit der Elemente läßt nicht nur den ganzen Kerngieß- und Entsorgungsaufwand für den Formsand entfallen, sondern sie läßt auch problemlos eine wesentlich größere Breitenbetnessung der einzelnen Gliedern im Vergleich zur heutigen üblichen Breitenbemessung von Gußgliedern zu. Der kernlose Guß der erfindungsgemäßen Gliedern läßt außerdem problemlos und vorteilhaft besondere und weiterbildende Formgebungen an den Gliedern zu, die insbesondere in Richtung ausreichend druck— fester Gestaltung, möglichst dünnwandiger Ausbildung der Wände und einfacher und prinzipiell gleicher Aus-In contrast to previous cast iron boilers, which consist of relatively narrow individual elements cast in one piece with cores and nipped together on the water side, the boiler according to the invention is only made of "shell-shaped" cast and thus "green-moldable" elements, i.e. elements that can be cast without a core, which, when joined together in a sealed manner and without nipping, form both the water-carrying housing and the combustion chamber. The coreless formability of the elements not only eliminates the entire core-casting and disposal effort for the molding sand, but also allows a much larger width dimensioning of the individual elements compared to the usual width dimensioning of cast elements today. The coreless casting of the elements according to the invention also allows special and further shaping of the elements to be carried out easily and advantageously, which in particular aim at sufficiently high pressure— solid design, as thin as possible walls and simple and basically the same design
bildung der Endglieder zielen, was noch näher erläutert wird.formation of the end segments, which will be explained in more detail below.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kessels hat auch noch den großen Vorteil, daß trotz der Gliederbauweise ein nicht durch enge und kleine Überströmöffnungen unterteilter, wasserführender Innenraum vorliegt, sondern ein Innenraum, der praktisch dem eines Stahlheizkessels entspricht. Dadurch ist es möglich, unter Verwendung immer der gleichen Mittelglieder und entsprechender Endglieder diese zu den verschiedensten Kesseltypen zusammenfügen zu können.The design of the boiler according to the invention also has the great advantage that, despite the sectional design, there is a water-carrying interior that is not divided by narrow and small overflow openings, but rather an interior that is practically the same as that of a steel boiler. This makes it possible to combine them to form a wide variety of boiler types using the same middle sections and corresponding end sections.
Wesentlich, aber dabei gleichermaßen selbstverständlich ist in Rücksicht auf die "Grünausformbarkeit", daß in der Gießform vertikal orientierte Flächen eine entsprechende Konizität haben müssen, um bei der Herstellung der Gießform aus Sand das Positivmodell ziehen zu können. Wesentliche Voraussetzung für die Verwirklichung eines derart ausgebildeten Kessels ist dabei die Abdichtung zwischen den Gliedern gemäß dem letzten Merkmal im Anspruch &iacgr;, die den unterschiedlichen Wärraebelastungen gas- und wasserseitig Rechnung trägt.It is essential, but equally self-evident with regard to the "green moldability" that vertically oriented surfaces in the mold must have a corresponding conicity in order to be able to pull the positive model out of sand when making the mold. An essential prerequisite for the realization of a boiler designed in this way is the sealing between the sections in accordance with the last feature in claim �iacgr;, which takes into account the different thermal loads on the gas and water sides.
Der erfindungsgemäße Heizkessel wird anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The heating boiler according to the invention is explained in more detail using the drawing of an embodiment.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen HeizkesselsFig. 1 is a longitudinal section through an embodiment of the boiler according to the invention
Fig. 2 je zur Hälfte im Schnitt und eine AnsichtFig. 2 half section and one view
des Heizkessels gemäß Fig. 1 in Pfeilrichtung A undof the boiler as shown in Fig. 1 in the direction of arrow A and
Fig. 3,4 vergrößert bauliche Einzelheiten.Fig. 3,4 shows enlarged structural details.
Der Heizkessel besteht aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 1, 2 versehenen Gehäuse 3, das von einem Feuerraum 4 durchgriffen ist, dessen beidendige öffnungen 5 mit Verschlüssen 6, 7 versehen sind, von denen der eine 6 die Einsatzöffnung 8 für den Brenner und der andere 7 die Abgasführung enthält. Für einen derartigen Heizkessel ist nun wesentlich, daß das wasserführende Gehäuse 3 aus mindestens einem Mittelglied 10 und zwei Endgliedern 11, 12 gebildet ist, wobei die kernlos ausgeformten Glieder 10-12 mit ihren Öffnungsrändern 13 gegeneinander gerichtet und abgedichtet zusammengespannt sind. Dabei ist jeweils die den Feuerraum 4 begrenzende Wand 14 als in den Gliedern umlaufender Steg 15 ausgebildet, der als integral mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene E des betreffenden Gliedes endet, wobei die den Steg 15 tragende Querwand 16 des mindestens einen Kesselgliedes 10The boiler consists of a water-carrying housing 3 provided with supply and return connections 1, 2, through which a combustion chamber 4 passes, the two-ended openings 5 of which are provided with closures 6, 7, one of which 6 contains the insert opening 8 for the burner and the other 7 contains the exhaust gas duct. For such a boiler, it is essential that the water-carrying housing 3 is formed from at least one middle section 10 and two end sections 11, 12, whereby the coreless sections 10-12 are clamped together with their opening edges 13 facing each other and sealed. In this case, the wall 14 delimiting the combustion chamber 4 is designed as a web 15 running around the elements, which ends as an integrally cast part in the connecting plane E of the relevant element, whereby the transverse wall 16 of the at least one boiler element 10 supporting the web 15
mit mehreren, alle Gliedinnenräume 17 verbindenden öffnungen 18 versehen ist. Diese öffnungen 17 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in bezug auf den Gesamtquerschnitt eines Gliedes sehr groß, d.h., die Summe aller Querschnitte 17 entspricht praktisch dem Gesaratquerschnitt eines Gliedes im wasserführenden Bereich. Durch diese öffnungen 17 wird also ein nicht durch enge und kleine überströmeffnungen, die aufwendig zu vernippeln sind, unterteilter, wasserführender Innenraum gebildet, der praktisch dem wasserführenden Innenraum eines vergleichbaren Stahlheizkessels entspricht. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen horizontal aufzustellenden Heizkessel mit im Feuerraum 4 eingesetzter, topfartig ausgebildeter Brennkammer 20. Wie aus der Darstellung ersichtlich, sind die beiden Mittelglieder 10 im Querschnitt H-fb'rmig ausgebildet während die beiden Endglieder 11, 12 U-förmig ausgebildet sind, wobei das Endglied 11 mit angegossen einen Singbund für den Anschluß des hier den Brenner 9 tragenden Feuerraumverschlusses bildet, und das Endglied 12 weist in diesem Fall eine abzugsseitige Rückwand mit angegossenem Rauchgasabzugsstutzen 21 auf. Alle diese Glieder können aufgrund ihrer Formgebung kernlos gegossen werden, d.h., die Gießformen weisen nur ein Ober— und Unterteil auf, die zusammengefügt den Formhohlraum für die Glieder bilden. Sämtliche Glieder sind dabei im Bereich ihrer Öffnungsränder 13 derart ausgebildet, daßis provided with several openings 18 connecting all the inner spaces 17 of the elements. These openings 17 are, as can be seen from Fig. 2, very large in relation to the total cross-section of a element, i.e. the sum of all cross-sections 17 practically corresponds to the total cross-section of a element in the water-bearing area. These openings 17 therefore form a water-bearing inner space that is not divided by narrow and small overflow openings that are difficult to nipple, and that practically corresponds to the water-bearing inner space of a comparable steel boiler. The embodiment according to Fig. 1 is a horizontally installed boiler with a pot-shaped combustion chamber 20 inserted into the combustion chamber 4. As can be seen from the illustration, the two middle sections 10 are H-shaped in cross section, while the two end sections 11, 12 are U-shaped, with the end section 11 forming a cast-on collar for connecting the combustion chamber closure, which here carries the burner 9, and the end section 12 in this case has a rear wall on the exhaust side with a cast-on flue gas exhaust nozzle 21. Due to their shape, all of these sections can be cast without a core, i.e. the casting molds only have an upper and lower part, which when joined together form the mold cavity for the sections. All of the sections are designed in the area of their opening edges 13 in such a way that
sämtliche Anschlußränder 13' ineinandergreifende Stufen 30 aufweisen, in welchen Bereichen Dichtungen angeordnet werden, was zu Fig. 3 noch näher erläutert wird. Abgesehen davon, daß auch andere Spannverbindungsmög— lichkeiten für die Glieder untereinander bestehen, die die wasserdichte Verbindung der Glieder untereinander gewährleisten müssen, ist eine Spannverbindung der Glieder untereinander derart vorgesehen, daß sämtliche Glieder 10, 11, 12 mit gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilten, die Glieder in ihren öffnungen 18 durchgreifenden Spannstangen 28 zusammengespannt sind, die mit ihren Enden entsprechend querschnittsbemessene und in bezug auf die öffnungen 18 in den Querwänden 16 wesentlich kleinere öffnungen 29 abgedichtet durchgreifen. In' Fig. 4 ist ein solches Ende der Spann— stangen, die in ihrer Verteilung auf den Gesamtumfang in Fig. 2 dargestellt sind, verdeutlicht. Diese Anordnung und Zuordnung der Spannstangen 28 an und zu den Einzelgliedern macht beim Guß die Anformung von verschraubbaren Fortsätzen sowohl außenseitig an den Gliedern als auch feuerraumseitig entbehrlich, die aber, wie erwähnt, auch möglich wäre, ohne dabei vom Prinzip der Grünausformbarkeit abgehen zu müssen. Diese Anordnung der Spannstangen 28 im Durchgriff des wasserführenden Innenraumes gewährleistet dabei vorteilhaft, daß sowohl die nach außen abdichtenden Ringdichtungen 31, als auch die auf der Feuerraumseite liegende Ringdich-all connecting edges 13' have interlocking steps 30, in which areas seals are arranged, which will be explained in more detail in Fig. 3. Apart from the fact that there are also other clamping connection options for the links to one another, which must ensure that the links are connected to one another in a watertight manner, a clamping connection of the links to one another is provided in such a way that all links 10, 11, 12 are clamped together with clamping rods 28 that are evenly distributed over the circumference of the housing and pass through the links in their openings 18, and whose ends pass through openings 29 that are correspondingly cross-sectionally sized and, in relation to the openings 18 in the transverse walls 16, in a sealed manner. Fig. 4 shows one such end of the clamping rods, which are shown in their distribution over the entire circumference in Fig. 2. This arrangement and assignment of the tension rods 28 on and to the individual elements makes it unnecessary to form screwable extensions on the outside of the elements and on the combustion chamber side during casting, which, as mentioned, would also be possible without having to deviate from the principle of green moldability. This arrangement of the tension rods 28 in the passage of the water-bearing interior advantageously ensures that both the ring seals 31 sealing to the outside and the ring seal on the combustion chamber side
tungen 31' gleichzeitig zusammengespannt werden können31' can be clamped together simultaneously
Die Grünausformbarkeit der Glieder macht es auch möglich, daß wasserseitig in den Gliedern gleichmäßig über dem Umfang verteilt zwischen der jeweiligen Gliederaußenwand 33 und der den Feuerraum 4 begrenzenden Wand 14 Versteifungsrippen 34 angeordnet und diese in bezug auf die Öffnungsränder 13 zurückgesetzt wird. Die Form der Rippen 34 ist in den Fi. 1 verdeutlicht und deren Anordnung in bezug auf den Kesselquerschnitt in Fig. 2. Durch den Rückversatz der Sippen und deren Formgebung in Seitenansicht ist gewährleistet, daß die Zirkulation des Kesselwassers nicht behindert wird, wobei diesbezüglich dafür auch die sehr großen Öffnungen 18 in den Querwänden 16 für einen zusammenhängenden, wasserführenden Innenraum sorgen.The fact that the elements can be shaped in a green way also makes it possible for stiffening ribs 34 to be arranged on the water side of the elements, evenly distributed over the circumference between the respective outer wall 33 of the element and the wall 14 delimiting the combustion chamber 4, and for these to be set back in relation to the opening edges 13. The shape of the ribs 34 is shown in Fig. 1 and their arrangement in relation to the boiler cross-section in Fig. 2. The setback of the ribs and their shape in side view ensure that the circulation of the boiler water is not impeded, whereby the very large openings 18 in the cross walls 16 also ensure a coherent, water-carrying interior.
Ganz wesentlich ist nun bei einer derartigen Kesselausbildung die Gestaltung der Abdichtungsbereiche zwischen den einzelnen Gliedern, da die Stege 15 und die Außenwände 33 der Glieder unterschiedlichen Wärmebelastungen unterliegen.The design of the sealing areas between the individual sections is now very important in such a boiler design, since the webs 15 and the outer walls 33 of the sections are subject to different thermal loads.
Wie aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 3 erkennbar, ist in den Stoßbereichen zwischen den Öffnungsrändern 13 jeweils zweier Glieder 10 - 12 ein Dichtungsring 31' zwischen den beiden sich senkrechtAs can be seen from the enlarged illustration in Fig. 3, in the joint areas between the opening edges 13 of two links 10 - 12, a sealing ring 31' is arranged between the two perpendicular
zur Längsachse des Feuerraumes erstreckenden Flächen 32, 32' der Stege 15 eingespannt und zwischen den sich in axialer Richtung überlappenden Enden 35 der Gl iederaußenwandungen 33 ist im einen oder anderen Ende 35 gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dichtungsring 31 angeordnet. Für den Dichtungsring 31' kommt dabei insbesondere, wie dargestellt, eine Flachringdichtung in Frage und für den Dichtungsring 31 eine 0—Ring-Dichtung zu spezieller und bevorzugter Ausführungsform ist dabei die Fläche 32 an einem Ende des Steges 15 in einer Ebene erstreckt, und die Fläche 32' am anderen Ende des Steges 15 zur Wasserseite hin mit einem Ringbund 36 begrenzt, der das andere Ende des benachbarten Gliedes übergreift.to the longitudinal axis of the combustion chamber, the surfaces 32, 32' of the webs 15 are clamped and between the ends 35 of the outer walls of the link 33 overlapping in the axial direction, a further sealing ring 31 is arranged in one or the other end 35, secured against axial displacement. For the sealing ring 31', a flat ring seal is particularly suitable, as shown, and for the sealing ring 31, an O-ring seal. In a special and preferred embodiment, the surface 32 at one end of the web 15 extends in one plane, and the surface 32' at the other end of the web 15 is limited to the water side by an annular collar 36 which overlaps the other end of the adjacent link.
Im einen oder anderen der sich überlappenden Enden 35 der Gliedaußenwandungen 33 ist eine Dichtungsringaufnahme mit 37 vorgesehen.In one or the other of the overlapping ends 35 of the link outer walls 33, a sealing ring receptacle 37 is provided.
Außerdem ist mindestens eines der sich überlappenden Enden 35 mit einer Aufschubanfasung 38 versehen. Auf diese Weise kann den unterschiedlichen Dechnungsverhalten der Stege 15 zu den Außenwänden 33 Rechnung getragen werden, da sich die überlappenden Enden 35 der sich weniger dehnenden Außenwände axial bis zu einem gewissen Grade zueinander bewegen können.In addition, at least one of the overlapping ends 35 is provided with a sliding bevel 38. In this way, the different expansion behavior of the webs 15 relative to the outer walls 33 can be taken into account, since the overlapping ends 35 of the less expanding outer walls can move axially relative to one another to a certain extent.
Dieses vorbeschriebene Ausführungsbeispiel basiert also gewissermaßen auf einem Baukastenprinzip, für das sämtliche Mittel- bzw. Zwischenglieder in großer Stückzahl hergestellt werden könnect, wobei lediglich die Endglieder 11, 12 in Anpassung an den jeweils zusammenzufügenden Kessel typ einer insofern besonderen Formgebung bedürfen, dies aber ebenfalls mit der Maßgabe, daß auch diese Endglieder kernlos ausforaibar sind, und zwar in Rücksicht darauf, daß der technische Aufwand für eine rationelle Serienfertigung bei kernlos ausformbaren Gliedern beträchtlich geringer ist als beim Gießen von Gliedern mit Kern, da dabei die fertig gegossenen Glieder nicht unmittelbar zur Weiterbearbeitung weitergefördert werden können, sondern erst der in den gegossenen Elementen enthaltene Kernsand entfernt werden muß, wobei dieser deiner Wiederverwendung zugänglich ist und der Entsorgung bedarf.This previously described embodiment is therefore based to a certain extent on a modular principle for which all middle and intermediate links can be manufactured in large numbers, whereby only the end links 11, 12 require a special shape to match the type of boiler to be assembled, but this is also subject to the proviso that these end links can also be formed without a core, in view of the fact that the technical effort for efficient series production with links that can be formed without a core is considerably lower than when casting links with a core, since the finished cast links cannot be immediately conveyed for further processing, but the core sand contained in the cast elements must first be removed, whereby this can be reused and must be disposed of.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (32) an einem Ende des Steges (15) in einer Ebene erstreckt ist und die Fläche (32') am anderen Ende des Steges (15) zur Wasserseite hin mit einem Ringbund (36) begrenzt ist, der das andere Ende des benachbarten Gliedes übergreift.2. Boiler according to claim 1,
characterized in that the surface (32) at one end of the web (15) extends in one plane and the surface (32') at the other end of the web (15) is delimited towards the water side by an annular collar (36) which engages over the other end of the adjacent member.
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DE (1) | DE9007764U1 (en) |
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1990
- 1990-11-06 DE DE9007764U patent/DE9007764U1/en not_active Expired - Lifetime
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