DE2438657A1

DE2438657A1 - Gas fired hot water boiler - has conductive surface formed by series of spirally wound water tubes

Info

Publication number: DE2438657A1
Application number: DE2438657A
Authority: DE
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1976-02-26

Abstract

The boiler has a rectangular casing in the base of which is a natural draught gas burner (19). The sides of the combustion chamber (15) are formed by a spiral of water tubes (5). A secondary conductive heat transfer surface is provided above the combustion chamber in the path of the flue gases. This surface is formed by a series of water tubes (1-4) each of which is wound in a horizontal spiral. One end of the first tube (1) is joined to one end of the side wall tube (5) and the other end opens into a vertical divided header (7) in the centre of the boiler. The other tubes (2-4) run from and into different halves of the divided header.

Description

Gasheizkessel Die Erfindung betrifft einen Gasheizkessel, bestehend aus einem in einem Gehäuse untergebrachten wasserführenden Teil, der aus einer den Brennschacht umschließenden, schraubenlinienförmig gewickelten Rohrschlange gebildet ist, wobei der Brennschacht, in dessen bodenseitigem Bereich ein atmosphärischer Gasbrenner angeordnet ist, abzugseitig ebenfalls wasserführende Elemente aufweist. Gas boiler The invention relates to a gas boiler, consisting from a housed in a housing water-bearing part, which consists of a Spiral wound pipe coil formed around the combustion shaft is, with the combustion shaft, in its bottom area, an atmospheric one Gas burner is arranged, also has water-bearing elements on the discharge side.

Gasheizkessel der genannten Art sind allgemein bekannt, wobei die abzugsseitigen, wasserführenden Elemente als Heizflächenregister an die längs des Brennschachtes schraubenlinienförmig gewickelte Rohrschlange angeschlossen sind.Gas boilers of the type mentioned are well known, the Flue-side, water-conducting elements as heating surface register to the along the Brennschachtes helically wound pipe coil are connected.

Solche Heizregister bestehen aus senkrecht zur Strömungsrichtung gestellten, mit gewissem Abstand einander zugeordneten Blechen, die durch wasserführende Rohre, welche die Bleche durchgreifen, zu Rippenpaketen zusammengefaßt sind. Die Herstellung solcher Register ist sehr aufwendig und außerdem befinden sie sich im Schacht direkt über dem Brenner und neigen zu Schwitzwasserbildung in beim Betrieb solcher Kessel zu beachtenden niedrigen Temperaturbereichen, wobei durch Abtropfen des citzwassers auf den Brenner im Laufe der Zeit die feinen Brennerdüsen leicht verstopfen können. Außerdem sind schon nach der DT-OS 1 753 242 gewickelte Gasheizkessel vorgeschlagen worden, deren zentraler Abzugsbereich des Brennerschachtes u.a. durch Keramikverschlüsse abgeschlossen ist, um die Heizgase durch die seitlichen Züge zu leiten. Abgesehen davon, daß ein solcher Kessel viel zu aufwendig und schwierig in der Herstellung ist, kann ein solcher Keramikverschluß nicht zur Wärmeübertragung ausgenutzt werden, der auf Grund der hohen thermischen Belastung aus sehr widerstandsfähigem Material mit hohem Gewicht hergestellt sein muß und trotzdem nur eine beschränkte Lebensdauer hat.Such heating registers consist of perpendicular to the direction of flow, sheets assigned to one another at a certain distance, the through water-bearing Pipes, which reach through the sheets, are combined to form bundles of ribs. the Production of such registers is very complex and they are also located in the Shaft directly above the burner and tend to condensation water during operation such boiler to be observed low temperature ranges, being by dripping of the citzwasser on the burner over time the fine burner nozzles easily can clog. In addition, there are already 1,753,242 wound gas boilers according to DT-OS have been proposed, whose central exhaust area of the burner shaft, among others Ceramic closures are completed to keep the heating gases through the side puffs to direct. Apart from the fact that such a boiler is far too expensive and difficult is in the production, such a ceramic fastener cannot be used for heat transfer be exploited, which is very resistant due to the high thermal load Material must be made with a high weight and yet only a limited one Has lifetime.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, diese nachteile zu beseitigen, d.h., es soll ein Gasheizkessel geschaffen werden, der sich einfacher und weniger aufwendig weitgehend maschinell herstellen läßt und bei dem Schwitzwasserbeeinträchtigungen des empfindlichen Brenners weitgehend ausgeschlossen sind.The invention is based on the object of addressing these disadvantages to eliminate, i.e. a gas boiler should be created that is easier to use and can be manufactured largely by machine, which is less expensive, and where condensation is impaired of the sensitive burner are largely excluded.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasheizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die wasserführenden Elemente aus hintereinandergeschachtelten, in mehreren Lagen angeordneten, spiralförmig gewickelten Rohren bestehen, wobei die unterste Lage mit der schraubenlinienförmig gewickelten Rohrschlange aus einem fortlaufenden Rohrzug gebildet ist und mit ihrem Ende an einen im Abzugsbereich etwa zentrisch angeordneten mehrkammerigen Uberströmkasten mit glatter Anströmfläche angeschlossen ist, an dessen Kammern die nachfolgenden, spiralförmig gewickelten Lagen angeschlossen sind, wobei für die kammerferne Verbindung zweier Lagen ein Umlenkstück vorgesehen ist.This task is with a gas boiler of the type mentioned solved according to the invention, that the water-bearing elements made of spirally wound, nested one behind the other, arranged in several layers Pipes are made, the lowest layer with the helically wound Coiled pipe is formed from a continuous pipe train and with its end on a multi-chamber overflow box arranged approximately centrally in the discharge area is connected with a smooth inflow surface, to whose chambers the following, Spirally wound layers are connected, whereby for the connection remote from the chamber two layers a deflector is provided.

Heiztechnisch wird an einen Gasheizkessel die Forderung gestellt, daß er möglichst wenig Schwitzwasser bildet, wenn der Kessel eingeschaltet wird, d.h. nachdem der Gasbrenner angesprungen und der Kessel noch kalt ist.In terms of heating technology, a gas boiler is required to that it forms as little condensation as possible when the boiler is switched on, i.e. after the gas burner has started and the boiler is still cold.

Schwitzwasserbildung läßt sich in dieser Betriebsphase nicht vermeiden. Da die Kessel mit gleitender Temperatur, insbesondere die kleinen Gakessel, betrieben werden, d.h.Condensation cannot be avoided in this operating phase. Because the boilers operated with sliding temperature, especially the small gas boilers become, i.e.

wenn die Vorlauftemperatur in der Heizung erreicht ist, schaltet die Regelung den Gasbrenner ab. Durch die Heizpunpe zirkuliert das Heizungswasser weiter. Es gibt seine Wärme ab. Erst wenn die Solltemperatur unterschritten ist, schaltet sich der Gasbrenner wieder ein. Wenn in der Übergangszeit, also im Frühjahr oder im Herbst, keine niedrige Außentemperatur herrscht, brauck die Heizung infolgedessen nicht mit einer hohen Temperatur betrieben zu werden. Es kann sein, daß eine Heizungsvorlauftemperatur von 35 bis 400 ausreicht, um die Heizung zu betreiben. Der Gaskessel läuft dann im kritischen Bereich und hat dann eine Temperatur von 45 bis 0 50 oder weniger. Die Verbrennungsgase kondensieren und es bildet sich Schwitzwasser.when the flow temperature in the heating is reached, the Control the gas burner. The heating water continues to circulate through the heating pump. It gives off its warmth. Only when the temperature falls below the setpoint does it switch the gas burner turns on again. If in the transitional period, i.e. in spring or In autumn, when the outside temperature is not low, the heating needs to be used as a result not to be operated at a high temperature. It may be, that a heating flow temperature of 35 to 400 is sufficient to operate the heating. The gas boiler then runs in the critical range and then has a temperature of 45 to 0 50 or less. The combustion gases condense and condensation water forms.

Die atmosphärischen Gasbrenner wurden in den letzten Jahren immer mehr in Richtung auf einen hohen Wirkungsgrad verbessert, d.h. für eine hohe Leistung pro cm2 Oberfläche Brenner, damit man die Brenner möglichst klein bauen kann.The atmospheric gas burners have been growing in recent years improved more in the direction of high efficiency, i.e. for high performance per cm2 of burner surface, so that the burner can be built as small as possible.

Diese Brenner werden häufig aus Edelstahl hergestellt, Tropft Schwitzwasser auf den Brenner, dann verschmutzen die kleinen Schlitze, aus denen das Gas austritt. Die Brenner müssen gesäubert werden und es ist Wartung notwendig. Nicht nur die Edelstahlbrenner, auch andere Arten atmosphärischer Gasbrenner sind gegen Schwitzwasser, wenn es auf den Brenner tropft, empfindlich. Man muß deshalb bestrebt sein, die Schwitzwasserbildung über dem Brennerbett möglichst gering zu halten oder ganz zu vermeiden Diese Gefahr ist bei der erfindungsgemäßen Lösung weitgehend ausgeschlossen, da sich über dem Brenner keine verrippten Rohregister mehr befinden, sondern der Überstromkasten, der praktisch nur einen äußeren Rand hat, wobei vorteilhaft mindestens der untere Boden nach innen gewölbt sein kann.These burners are often made of stainless steel, condensation drips on the burner, then contaminate the small slots from which the gas leaks. The burners need cleaning and maintenance. Not only the Stainless steel burners, also other types of atmospheric gas burners are against condensation water, if it drips on the burner, sensitive. One must therefore strive to To keep condensation water build-up over the burner bed as low as possible or completely avoid This risk is largely excluded with the solution according to the invention, as there are no longer any ribbed pipe grids above the burner, but the Overcurrent box, which has practically only one outer edge, advantageously at least the lower floor can be curved inwards.

Die Handarbeit (Montage - und Schweißarbeit) ist weitgehend reduziert, was heute ein wesentliches Moment geworden ist um wettbewerbsfähig zu bleiben. So wird die anströmseitig unterste spiralförmige Rohrlage und der schraubenlinienförmige, den Brennerschacht umschließende Rohrzug in einem Stück maschinell gewickelt, wobei die Anordnung des Überströmkastens dem Sachverhalt Rechnung trägt, daß man bei spiralförmigen Wicklungen nicht direkt vom Zentrum aus anfangen kann.The manual work (assembly and welding work) is largely reduced, what has become an essential moment today to be competitive to stay. The lowest spiral-shaped pipe layer on the inflow side and the helical, The pipe section surrounding the burner shaft is machine-wound in one piece, with the arrangement of the overflow box takes into account the fact that one is spiral-shaped Windings cannot start directly from the center.

Die nächsten spiraligen Rohrlagen werden separat gewickelt und jeweils mit ihren inneren Enden an den Uberströmkasten angeschlossen. Bei Anordnung von bspw. vier Rohrlagen müssen dann lediglich die beiden mittleren durch einen äußeren Umlenkfitting verbunden werden.The next spiral pipe layers are wound separately and each connected with their inner ends to the overflow box. When ordering For example, four pipe layers then only have to pass the two middle layers through an outer one Deflection fitting are connected.

Nachdem das Wasser, das erst den schraubenlinienförmigen Rohrzug durchströmt hat, bereits vorgewärmt ist, wenn es in die spiraligen Wicklungen über der Brennkammer eintritt, findet die Schwitzwasserbildung hauptsächlich an dem die Brennkammer umschließenden Rohrzug statt, wo das Wasser senkrecht abläuft und nicht auf den Brenner tropft. Da die Flammen auf die waagerechten Lagen der Nachschaltheizflächen der Züge aufschlagen, verdampft die geringe Menge Kondensat, die sich dort bildet, abgesehen davon, daß, wie erwähnt, das Wasser zum äußeren Umfangsrand des Uberströmkastens läuft. Um diesen Effekt noch zu verbessern kann zumindest die Anströmfläche des Überströmkastens vorteilhaft nach innen gewölbt sein.After the water, which first flows through the helical pipe train has already been preheated when it is in the spiral windings above the combustion chamber occurs, condensation occurs mainly in the area surrounding the combustion chamber Pipe draw takes place where the water runs vertically and does not drip onto the burner. Since the flames hit the horizontal layers of the additional heating surfaces of the trains, evaporates the small amount of condensate that forms there, apart from the fact that, as mentioned, the water runs to the outer peripheral edge of the overflow box. To this one At least the inflow surface of the overflow box can improve the effect be advantageously curved inwards.

In Rücksicht auf eine möglichst steife Ausbildung des Kastens kann die obere Abschlußfläche ebenfalls nach innen gewölbt sein.In consideration of the stiffest possible training of the box the upper end surface should also be curved inwards.

Außerdem bildet der Überströmkasten ein Element zur Fixierung der spiraligen Rohrlagen, so daß von außen nur noch wenige Halteleisten angebracht werden müssen.In addition, the overflow box forms an element for fixing the spiral pipe layers, so that only a few retaining strips are attached from the outside have to.

In Rücksicht auf einerseits möglichst kleine Außenabmessungen des Kessels und auch darauf, daß man wegen der Strömungsverhältnisse andererseits keine Rohre mit allzu kleinem Durchmesser benutzen sollte, wird ferner vorgeschlagen, in vorteilhafter Weiterbildung die Rohre im Querschnitt ovalförmig bzw.In consideration of the smallest possible external dimensions of the Kessel and also on the fact that one because of the flow conditions on the other hand no Should use pipes with an excessively small diameter, it is also suggested that In an advantageous further development, the tubes are oval-shaped in cross-section or

elliptisch oder langlochartig auszubilden, was den dreifachen Vorteil hat, daß der große Querschnitt erhalten bleibt, die Außenabmessungen entsprechend reduziert werden können und der unmittelbaren Wärmebeaufschlagung insgesamt eine größere Fläche dargeboten wird.to be elliptical or elongated, which has a threefold advantage has that the large cross-section is retained, the external dimensions accordingly can be reduced and the direct exposure to heat overall a larger area is presented.

Der erfindungsgemäße Gasheizkessel wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The gas boiler according to the invention is shown below with reference to the graphic Representation of an embodiment explained in more detail.

in dieser Darstellung zeigt schematisch Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Gasheizkessel; Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Uberströmkasten mit einer eingeschlossenen Rohrspirale; Fig. 3 einen Schnitt durch ein Rohr, aus dem die schraubenlinigen- und spiraligen Rohrzüge gebildet sind und Fig. 4 in Seitenansicht eine bauliche Einzelheit des Gasheizkessels.In this representation, FIG. 1 shows schematically a longitudinal section through the gas boiler; 2 shows a horizontal section through the overflow box with an enclosed pipe spiral; Fig. 3 is a section through a pipe from which the helical and spiral pipes are formed and Fig. 4 shows a structural detail of the gas boiler in side view.

In den Fig. sind mit 1 bis 4 die spiraligen Rohrlagen und mit 5 der schraubenlinienförmig gewickelte Rohrzug, der den Brennerschacht 15 umschließt, bezeichnet. Die unterste Rohrlage 1 und der Rohrzug 5 sind aus einem Stück auf einer entsprechenden Wickelmaschine gewickelt, auf der auch die Rohre ihren in Fig. 3 dargestellten Querschnitt erhalten.In the Fig. 1 to 4, the spiral pipe layers and 5 with the helically wound pipe train that surrounds the burner shaft 15, designated. The lowermost pipe layer 1 and the pipe train 5 are in one piece on one corresponding winding machine, on which the tubes are also shown in FIG. 3 obtained cross-section.

Am unteren Ende des Rohrzuges 5 ist der Anschluß 17 für den Heizungsrücklauf angeordnet. Am Ende der oberen Rohrlage 4 sitzt der Anschluß 18 für den Heizungsvorlauf.At the lower end of the pipe 5 is the connection 17 for the heating return arranged. At the end of the upper pipe layer 4 is the connection 18 for the heating flow.

Mit ihrem inneren Ende 6 läuft die Rohrlage 1 in den Uberströmkasten 7 ein, der im Beispiel durch eine an einigen Stellen angeheftete, vorzugsweise schräggestellte Trennwand 19 in zwei Kammern 8,9 geteilt ist. Das Heizmedium (Wasser) wird in der keilförmigen Kammer 8 umgelenkt und tritt in die Rohrlage 2 ein, strömt zum äußeren Ende, von da durch das Umlenkstück 10 (siehe Fig. 4) in die Rohrlage 3, strömt nach innen zur Kammer 9, von wo es, wiederum umgelenkt in die obere Rohrlage 4 gelangt und den Heizkessel durch den Anschluß 18 verläßt. Da der Boden 14 des Uberströmkastens, auch für die Wärmeübertragung ausgenutzt wird, glatt bzw. leicht geneigt oder nach innen gewölbt ist, erfolgt bei kritischem Betrieb des Kessels das Abtropfen von Kondenswasser, soweit es überhaupt noch auftritt, nicht mehr reglos über der ganzen Fläche des Brenners 19 sondern vorzugsweise nur von den Rändern des Überströmkastens aus. Durch den langen Zuströmweg über den Rohrzug 5 und dessen durch den vorzugsweise ovalförmigen Querschnitt des Rohres gewonnene große Wärmeübertragungsfläche wird jedoch das Heizmedium schon soweit vorgewärmt, daß im Bereich über dem Brenner kaum Kondenswasser auftritt.With its inner end 6, the pipe layer 1 runs into the overflow box 7, which in the example is attached to a few places, preferably at an angle Partition 19 is divided into two chambers 8.9. The heating medium (water) is in the wedge-shaped chamber 8 is deflected and enters the pipe layer 2, flows to the outside At the end, from there through the deflection piece 10 (see FIG. 4) into the pipe layer 3, the flow continues inside to the chamber 9, from where it is deflected into the upper pipe layer 4 and leaves the boiler through connection 18. Since the bottom 14 of the overflow box, is also used for heat transfer, smooth or slightly inclined or after is arched on the inside, occurs during critical operation of the boiler Dripping of condensation water, if it still occurs, no longer motionless over the entire surface of the burner 19 but preferably only from the edges of the overflow box. Through the long inflow path over the pipe train 5 and its large heat transfer surface obtained by the preferably oval-shaped cross-section of the tube however, the heating medium is already preheated so far that in the area above the burner hardly any condensation occurs.

Zwecks guter Einpassung des Überströmkasens 7 in das Zentrum der spiraligen Rohrlagen 1 bis 4 und zwecks gleicher Bemessung der freien Zugquerschnitte ist die Außenwand 12 des Überströmkastens 7 ebenfalls spiralförmig verlaufend ausgebildet (Fig. 2), wobei sich vorteilhaft eine Anschlußfläche 13 für den Anschluß der Enden der Rohrlagen 1 bis 4 ergibt.For the purpose of a good fit of the overflow case 7 in the center of the spiral Pipe layers 1 to 4 and for the purpose of the same dimensioning of the free tension cross-sections is the Outer wall 12 of overflow box 7 is also designed to run in a spiral (Fig. 2), advantageously a connection surface 13 for connecting the ends of the pipe layers 1 to 4 results.

Gleichmäßig auf den Umiang verteilt und damit leicht zugänglich werden zu drei oder vier Halteleisten 16 vertikal längs des Rohrzuges 5 und der äußeren Rohre der Lagen 1 bis 4 und horizontal über der oberen Rohrlage 4 angeordnet und an einigen Stellen angeheftet. Damit sind auch die Rohrlagen 1 bis 4 ausreichend nach außen hin fixiert.Evenly distributed over the umiang and thus easily accessible to three or four retaining strips 16 vertically along the pipe 5 and the outer Pipes of layers 1 to 4 and arranged horizontally above the upper pipe layer 4 and pinned in some places. This means that pipe layers 1 to 4 are also sufficient fixed to the outside.

Durch die Anordnung des Überströmkastens 7 werden die Rohrlagen 1 bis 4, die ja an sich relativ labil sind, ohne zusätzlichen Scheeiß- und Stützelementenaufwand im Bereich ihrer inneren Enden festDue to the arrangement of the overflow box 7, the pipe layers 1 up to 4, which are relatively unstable in themselves, without the need for additional shit and support elements firmly in the area of their inner ends

Claims

Claims: re as heating boiler, consisting of one in a housing housed water-bearing part, which consists of a burning shaft enclosing, helically wound pipe coil is formed, wherein the combustion shaft, an atmospheric gas burner is arranged in its bottom area, on the flue side also has water-bearing elements, which are not shown e t that the water-bearing elements from one behind the other, in several Layers (1-4) arranged spirally wound tubes exist, with the lowest Layer (l) with the helically wound pipe coil (5) from a continuous Pipe train is formed and with its end (6) to one in the extraction area approximately centrally arranged, multi-chamber overflow box (7) connected with a smooth inflow surface is, on whose chambers (8,9) the following, spirally wound layers (2-4) are connected, with a deflection piece for the connection of two layers remote from the chamber (10) is provided.

2. Gas boiler according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t that the tubes (11) are made of stainless steel with an oval cross-section are.

3. Gas boiler according to claim 1 and / or 2, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t that the outer wall (12) of the overflow box (7) also has one has an approximately spiral course and an approximately radially extending connection surface (13) for the pipe ends.

4. Gas boiler according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g It is not noted that the pipes (11) are approximately tangential to the overflow box (7) are connected.

5. Gas boiler according to any one of claims 1 to 4, d a d u r c h g It is noted that the upper and lower end surfaces (14) of the overflow box (7) are curved inward.

6. Gas boiler according to any one of claims 1 to 5, d a d u r c h g it is not indicated that at least the pipes (11) running on the outside at least in some places on appropriately adapted Retaining strips (16) are attached.