CH626158A5

CH626158A5 -

Info

Publication number: CH626158A5
Application number: CH1230277A
Authority: CH
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Hans Viessmann
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1981-10-30
Also published as: YU238377A; NO773440L; SE7711077L; BR7706722A; ES463090A1; CA1087941A; LU78270A1; NL7710969A; FI60607B; AU513033B2; DE2645717A1; SE423930B; HU176728B; JPS5352801A; GR63069B; DD132080A1; AU2949877A; DK445077A; NO143039C; YU37396B

Description

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PATENTANSPRÜCHE Heizkessel der genannten Art sind bekannt, beispiels-

1. Heizkessel zum Verbrennen von flüssigen oder gasför- weise nach der CH-PS 485 182 bzw. der DT-PS 1 778 880. migen Brennstoffen, insbesondere für kleinere Leistungsbe- Diese bekannten Kessel mögen zwar hinsichtlich der mögli-reiche, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse aus chen Wärmenutzbarkeit die gestellten Forderungen erfüllen, Stahlblech, in dem eine zylindrische Kammer zur Aufnahme 5 die praktische Verwirklichung und eine wirtschaftliche Fer-der Brennkammer und der Heizgaszüge mit vorgeschalteter tigung stellen jedoch einerseits beachtliche Probleme, weshalb Umlenkkammer angeordnet ist, welche Kammer von einer sich derartige Kessel vermutlich auf dem Markt auch nicht Mehrzahl auf den ganzen Umfang verteilter, in Abstand einführen konnten.

nebeneinander angeordneter Zugkanäle umgeben ist, die mit Von Interesse sind hierbei die Ausführungsformen der der Rauchgassammeikammer mit Rauchgasabzug in Verbin-10 Gegenstände der genannten Patentschriften, bei denen in dung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische einem zylindrischen Mantel U- oder angenähert U-förmige

Kammer (1) als dünnwandiger, in kondensatkritischen Berei- Blechprofile auf dessen Innenwand aufgesetzt und längs chen spanabhebend unbearbeiteter Graugusskörper (2) aus- ihrer Schenkelränder verschweisst sind. Andererseits können gebildet ist, der die rechteckig oder ringförmig zugeschnitte- derartige Kessel nicht ohne Schwierigkeiten über weite Tem-

nen, vorderen und hinteren Gehäusewände (3, 4) aus Stahl- 15 peraturbereiche gefahren werden, insbesondere nicht in blech durchdringt, die mit ihren Öffnungsrändern (19) mit niederen Temberaturbereichen von beispielsweise 30 bis 60° C

dem Graugusskörper (2) flüssigkeitsdicht verbunden sind, wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahren.

wobei auf der Innenfläche (5) des Graugusskörpers (2) im So gut an sich der Gedanke einer derartigen Ausbildung der

Bereich der Brennkammer (6) radial nach innen gerichtete, Heizgaszüge bei den Kesseln der genannten Art ist, genügen die Brennkammerhülse (7) tragende und die Zugkanäle (8) 20 diese in letzter Konsequenz nicht den Forderungen einer seitlich begrenzende Stege (9) mit angegossen sind. wirtschaftlich vertretbaren und praktikablen Fertigungsmög-

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, lichkeit, einer ebenso zu fordernden langen Lebensdauer und dass in Fortsetzung der die Zugkanäle (8) seitlich begren- letztlich auch nicht den Forderungen nach möglichst optima-zenden Stege (9) auf den Flächen der Umlenkkammer (10) len Wärmeübertragungsverhältnissen und günstigem Korro-und der Rauchgassammeikammer (11) sich längs erstreckende 25 sionsverhalten, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass solzweite Stege (9') angeordnet sind, die höchstens dieselbe che Kessel, wenn sie für kleinere Leistungsbereiche in der Höhe aufweisen wie die ersten Stege (9). Grössenordnung von etwa 10 bis 25 000 kcal/h ausgelegt wer-

3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, den sollen — solche Heizkessel werden heute im Sinne einer dass die ersten Stege (9) im Bereich der Brennkammer (6) an Energieeinsparung bei verbesserter Wärmeisolation der zu ihren freien Enden (12) mit schmalen Querstegen (13) ver- 30 beheizenden Räume immer gefragter — einen dann unver-sehen sind (Fig. 2). hältnismässig hohen Fertigungsaufwand verlangen, der durch

4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, die etwas reduzierten Materialmengen aufgrund kleinerer dass die zylindrische Kammer (1) ausschliesslich im Bereich Abmessungen nicht auszugleichen ist.

der freien Stegenden (12) bzw. der Querstege (13) in Anpas- Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Heizkessels sung an den Aussendurchmesser der Brennkammerhülse (7) 35 ejngangS genannten Art, der die Nachteile bekannter spanabhebend bearbeitet ist (Fig. 2). Ausführungen nicht aufweist und insbesondere die genannten

5. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Forderungen zumindest angenähert optimal verwirklicht,

dass die ersten Stege (9) in Abständen mit Querschlitzen (14) ^ jj eines Heizkessels für insbesondere kleinere Leistungen versehen sind. jn (jer Grössenordnung von etwa 10 bis 25 000 kcal/h, der

6. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 40 Schwierigkeiten wirtschaftlich vorteilhaft fertigen dass die ringförmigen Gehäusewandzuschnitte (16) bzw. die lässt, der funktionell den Wärmeübergangsforderungen genügt vordere und hintere Gehäusewand (3, 4) in je einen Ring- un(j aufgrund der Beherrschung des in bestimmten Be-bund (17) der Kammer (1) mit angegossen sind. triebsphasen anfallenden Kondensats auch in niedrigen Tem-

7. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, peraturbereichen gefahren werden kann. Diese Aufgabe dass die zylindrische Kammer (1) an ihren äusseren Endbe- 45 wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 reichen (15) mit den ringförmigen Gehäusewandzuschnitten definierten Massnahmen gelöst.

(16) bzw. der vorderen und hinteren Gehäusewand (3, 4) Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Heizkessels flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei diese mit einem nach sjn(j jn Ansprüchen 2 bis 10 umschrieben.

aussen gebogenen Öffnungsrand (19) auf spanabhebend bear- Erfindung sind also einerseits die sünstieen Ver-

beitete äussere Umfangsflächen (18) des Graugusskörpers (2)50 . g . ® s b r ° haltenseigenschaften von nicht bearbeitetem Grauguss gegen au gesc mp t o er au gezogen sin ig. über Kondensatangriff und andererseits die gute Verarbeit-

8. Heizkessel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn- barkeit von Stahlblech kombiniert, wobei zudem durch die zeichnet, dass die ringförmigen Gehäusewandzuschnitte (16) Ausbildung der zylindrischen Kammer aus Grauguss die mit einer ringförmigen Wandstärkenschwächung (20) verse- ^ Ausbildung der Zugkanäle mit einbezogen ist und damit hen sind. sämtliche Schweissarbeiten in diesem Bereich entfallen. Um

9. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gUte Wärmeübertragungsverhältnisse von der lediglich einzu-dass durch unterschiedliche Bemessung der Höhen der ersten schiebenden Brennkammerhülse zu den Stegen zu schaffen, Stege (9) die Brennkammerhülse (7) exzentrisch nach oben können die Stege vorteilhaft gemäss Anspruch 3 ausgebildet gegenüber der Längsachse der zylindrischen Kammer (1) ^ Sein, und ihre Anlageflächen können auch ohne weiteres verlagert ist (Fig. 2). _ spanabhebend für eine gute Anlage der Brennkammer bearlo. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, beitet werden, da dort die Stege nie kondensatkritische Tem-

dciss die m den beiden unteren Qus.dr3.nten m der Unüenk" peräturen einnehmen.

kammer (10) und der Rauchgassammeikammer (11) ange- Da die Stege selbst nicht wassergekühlt sind, wohl aber ordneten zweiten Stege (9') im Sinne eines Kondensatab- ^ die Wandung der zylindrischen Kammer, aus der die mitan-laufes geneigt angeordnet sind (Fig. 2). gegossenen Stege herausragen, sind die Stege vorteilhaft gemäss Anspruch 5 ausgebildet, um den unterschiedlichen Wärmespannungen Rechnung tragen zu können.

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Für die flüssigkeitsdichte Einbeziehung der zylindrischen Kammer in das äussere Stahlblechgehäuse ist die Kammer vorteilhaft derart ausgebildet, dass sie an ihren äusseren Endbereichen mit Stahlblechringen flüssigkeitsdicht verbunden ist, die in je einem Ringbund der Kammer mit eingegossen sind. Vorzugsweise werden diese Züge, z. B. die vorderen und hinteren Gehäusewandungen, auch nur auf von aussen bearbeitete Ringbundflächen der Kammer aufgeschrumpft bzw. aufgezogen.

Ebenfalls in Rücksicht auf unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten ist die Ausbüdung nach Anspruch 8 besonders vorteilhaft. Die Ringe werden zusammen mit der Kammer — sofern die Ringe nicht unmittelbar selbst die Vorder-und Rückwände bilden — in entsprechend grosse Öffnungen der Vorder- und Rückwand des Kesselgehäuses eingesetzt und mit diesem verschweisst. Im Hinblick auf einen zweckmässigen Einschub der mit den Ringen versehenen Kammer von einer Seite können die Ringe, falls das äussere Gehäuse schon fertig erstellt ist, mit unterschiedlichen Aussendurch-messern ausgebildet werden. Bilden die Ringe selbst die Vorder- und Rückwände des Aussengehäuses, so brauchen sie nur mit einer zylindrischen Stahlblechhülse umgeben und verschweisst zu werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstands wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 einen Heizkessel im Längsschnitt;

Fig. 2 den Heizkessel der Fig. 1 in einer Stirnansicht teilweise aufgeschnitten; und

Fig. 3 in grösserem Massstabe einen Ausschnitt aus Fig. 1 in einer Abwandlung.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, besteht der ganze «Innenkessel» lediglich aus der aus Grauguss gegossenen zylindrischen Kammer 1, in die auch die mit angegossenen und mit Schlitzen 14 versehenen Stege 9 und damit die Zugkanäle 8 mit einbezogen sind, die radial nach aussen durch die Innenflächen 5 und radial nach innen durch die einzuschiebende Brennkammerhülse 7 z. B. aus Edelstahl begrenzt werden. Die Stege 9 sind an ihren feien Enden 12 mit schmalen Querstegen 13 versehen, wobei die Querstegflächen 13' für eine gute Anlage der die Brennkammer 6 umschliessen-den Brennkammerhülse 7 bearbeitet sind. Die dadurch gegebene Beschädigung der gut kondensatbeständigen Gusshaut ist in diesem Bereich nicht kritisch, weil hier die Stege immer heisser als 60° C werden. Zweite Stege 9' in der Umlenkkammer 10 und der Rauchgassammeikammer 11 bleiben demgegenüber unbearbeitet und haben nur eine Höhe von etwa 3 bis 10 mm, sind noch dünner gehalten als die ersten Stege 9 und werden mit Sicherheit heisser als die äusseren gekühlten Umfangswände in diesen Kammerbereichen.

Durch diese Anordnung der zweiten Stege 9' wird also der mögliche Kondensatanfall im unteren Bereich auf ein Minimum reduziert.

Die giesstechnische Fertigung der zylindrischen Kammer 1 mit den Stegen 9 ermöglicht es auch ohne weiteres, die Höhen der Stege unterschiedlich derart anzulegen, dass die einzusetzende Brennkammerhülse 7 exzentrisch nach oben verlagert wird, wodurch sich aufgrund der dadurch veränderten Zugwiderstände eine günstige Gasfüllungsverteilung in den Zügen ergibt, was strichpunktiert in Fig. 2 angedeutet ist. Auch macht es keine Schwierigkeiten, ggf. in den unteren Bereichen der Umlenkkammer 10 und der Sammelkammer 11 die zweiten Stege 9' dort in engerer Teilung anzuordnen, wodurch die Heizgase noch stärker von den dort kalten Wänden abgehalten werden.

Die an sich kritische Verbindung von Grauguss und Stahlblech ist sehr einfach dadurch gelöst, dass Stahlblechringe 16, die vorzugsweise selbst die Vorder- und Rückwand 3, 4 des Kesselgehäuses bilden und in diesem Fall direkt mit einem zylindrischen Stahlblechaussengehäuse 21 verschweisst sind, in Ringbunde 17 an den äusseren Endbereichen 15 der Kammer 1 mit eingegossen sind (Fig. 1) oder auf bearbeitete Umfangsflächen 18 von Ringbunden 17' (Fig. 3) flüssigkeitsdicht aufgeschrumpft sind, wofür die Öffnungsränder 19 mehr oder weniger etwas nach aussen aufgebogen werden, so dass eine Art Aufschrumpfflansch entsteht. In Rücksicht auf das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten von Grauguss und Stahlblech sind die Ringe 16 mit einer ringförmig verlaufenden Wandstärkenschwächung 20 versehen.

Soweit bei diesem Heizkessel am Graugusskörper 2 überhaupt spanabhebende und die gut kondensatresistente Gusshaut zerstörende Bearbeitungen vorgenommen werden müssen, liegen diese Bereiche an diesbezüglich nichtkritischen Teilen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass man die zweiten Stege 9" in der Umlenkkammer 10 und der Rauchgassammeikammer 11 in den beiden unteren Quadranten so nach unten geneigt anordnet (unterbrochene Linien in Fig. 2), dass Kondensatniederschläge auf die freien Spitzenkanten der zweiten Stege 9" zulaufen, d. h. dorthin, wo die zweiten Stege 9" am hiessesten sind, wodurch sicher eine Kondensatverdampfung erreicht ist und Kondensatansammlungen in den Bodensatzzwickeln der zweiten Stege verhindert werden. Die zweiten Stege 9" können hierbei in ihrer Höhe grösser gehalten werden als die zweiten Stege 9' der Fig. 1.

Die in Fig. 2 erkennbare Kreisform des ganzen Heizkessels ist nicht zwingend, d.h. der Heizkessel kann auch rechteckig bezüglich seiner äusseren Form sein, wobei jedoch die Kammer 1 bzw. der Graugusskörper 2 zylindrisch bleibt.

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1 Blatt Zeichnungen