DE2448790A1 - Gasheizkessel - Google Patents

Description

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 im oberen Bereich des Brennschachtes, in dessen bodenseitigem Bereich ein atmosphärischer Gasbrenner sitzt, abzugsseitig ebenfalls wasserführende Elemente angeordnet sind.

Gasheizkessel der genannten Art sind allgemein bekannt, wobei die abzugsseitigen, wasserführenden Elemente in der Regel als Heizflächenregister an die längs des Brennschachtes schraubenlinienförmig gewickelte Rohrschlange angeschlossen sind.

Solche Heizregister bestehen aus senkrecht zur Strömungsrichtung gestelltem mit gewissem Abstand einander zugeordneten Blechen, die durch im Querschnitt relativ kleine wasserführende

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Rohre, welche die Bleche durchgreifen, zu Rippenpaketen zusammengefaßt sind. Die Herstellung solcher Register ist sehr aufwendig und außerdem bieten sie neben der Neigung zum Verkalken und zur Schwitzwasserbildung in beim Betrieb solcher Kessel zu beachtenden niedrigen Temperaturbereichen, einen ziemlich großen Strömungswiderstand, dem durch entsprechend starke Umwälzpumpen Rechnung getragen werden muß. Nach der DT-OS 1 753 242 sind schon Gasheizkessel aufgewickelten Wärmetauschflächen vorgeschlagen worden, deren zentraler Abzugsbereich des Brennschachtes u.a. durch Keramikverschlüsse abgeschlossen ist, um die Heizgase durch die seitlichen Züge zu leiten. Abgesehen davon, daß ein solcher Kessel, wie sich gezeigt hat, 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.

So ideal an sich die Konzeption ist, einen Gasheizkessel bezüglich seiner wasserführenden Teile einfach aus einem Rohrzug zu wickeln, so schwierig ist auch die Unsetzung in die Praxis, da gewickelte Rohrzüge zueinander insbesondere bei Wärmebelastung nicht stabil sind, was zur Folge hätte* daß sich die Rohrabstände verändern, was wiederum zur Folge hätte, daß die erforderlichen Abgastemperaturen nicht eingehalten werden können und sich zu hohe oder zu niedrige Strömungswiderstände für die Abgase einstellen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen, d.h., es soll ein Gasheizkessel geschaffen werden, der sich einfach und weniger aufwendig weitgehend maschinell herstellen läßt^ der unter Verzicht auf Heizregister in seinem wärmeübertragenden Teil einheitlich aus dem gleichen Rohrmaterial gebildet werden kann und bei dem die Rohrzüge in einfacher Weise untereinander und ohne großen Schweißaufwand fixiert werden können.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasheizkessel der eingang genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die wasserführenden Elemente/in mehreren Lagen angeordneten, in an sich bekannter Weise spiralförmig gewickelten Rohren gebildet sind, wobei mindestens die unterste Lage mit dem Ende der schraubenlinienförmig gewickelten Rohrschlange in Verbindung steht und mit ihrem anderen Ende an einen im Abzugsbereich etwa zentrisch angeordneten mehrkammerigen Überströmkasten angeschlossen ist, an dessen Kammern die nachfolgenden, spiralförmig gewickelten Lagen mit ihren innenliegenden Enden angeschlossen sind und daß für die Fixierung der Rohrzüge und Rohrlagen zwischen diesen Distanzhalter angeordnet sind.
/ aus

Diese erfindungsgemäße Lösung hat mannigfache Vorteile.

Durch den zentrisch in den Rohrlagen angeordneten Überströmkasten wird dieser stark von den Heizgasen beaufschlagte Bereich voll

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zur Wärmeübertragung herangezogen und der Strömungswiderstand für das durchströmende Wasser ist, da im Querschnitt relativ große Rohre benutzt werden können, in bezug auf vergleichbare Gas-Wasserumlauferhitzer um 50% und mehr herabgesetzt und ebenso ist die Verkalkungsgefahr wesentlich reduziert. Ferner sind durch den Überströmkanal die spiraligen Rohrlagen im Zentrum fixiert, ganz abgesehen davon, daß sich die Mündungen der Rohrenden in einfacher Weise im Inneren des Kastens ohne weiteres einschweissen lassen, womit der Schwierigkeit begegnet ist, diese Enden der Rohre durch Umlenkstücke in Form von Krümmern verbinden zu müssen, was, wenn überhaupt möglich, nur mit einer außerordentlich schwierigen Schweißarbeit zu verwirklichen wäre, da man praktisch nicht an die verdeckt liegenden Bereiche der Rohrenden der Spiralen herankommt. Der Überströmkasten ersetzt also vorteilhaft mehrere im Zentrum der Spiralen sonst anzuordnende Krümmer und bietet einen geringeren Strömungswiderstand als solche Krümmer.

Die Fixierung der Rohre und Rohrlagen zueinander, die im Zentrumsbereich gleichzeitig mit der Anordnung der Überströmkammer erreicht wird, ist auch in den anderen Bereichen denkbar einfach durch die noch näher zu beschreibenden Distanzhalter, da deren Anordnung zwischen den Rohren und den Rohrlagen keinerlei Schweißarbeit zwischen den Rohren erfordert und deren Fixierung mit geringem Schweißaufwand außerhalb des ganzen Rohrpaketes erfolgen kann.

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In.Rücksicht auf einerseits möglichst kleine Außenabmessungen des ganzen Kessels und auch darauf, daß man wegen des Strömungswiderstandes und der Verkalkungsgefahr andererseits keine Rohre mit allzu kleinem Durchmesser benutzen sollte, wird ferner vorgeschlagen, in vorteilhafter Weiterbildung die Rohre im Querschnitt ovalförmig bzw. 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. Derartige Rohrquerschnitte sind an sich bekannt, weshalb für dieses Merkmal nur Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung beansprucht wird.

Der Überströmkasten wird vorteilhaft derart ausgebildet, daß seine Außenwand ebenfalls einen etwa spiralförmigen Verlauf aufweist und mit einer etwa radial verlaufenden Anschlußfläche für die Rohrenden versehen ist. Einerseits wird damit der Rohranschluß vereinfacht und andererseits ergeben sich etwa tangentiale Ein- und Ausströmrichtungen, die zu einer Verwirbelung in der Kammer führen, wodurch der Bildung von Inkrustierungen und Ablagerung von Schlamm entgegengewirkt wird. In diesem Zusammenhang kann der Gasheizkessel auch derart vorteilhaft weiterausgebildet werden, daß die den Überströmkasten in Kammern teilende mindestens eine Trennwand in bezug auf die vertikale Längsachse schräg gestellt ist.

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Wobei auch im höher liegenden Bereich der Trennwand Öffnungen vorgesehen sein können, und zwar aus folgendem Grund:

Insbesondere in der stark mit Wärme beaufschlagten untersten Rohrlage können unter Umständen Dampfblasen entstehen, wobei es vorteilhafter ist, diese im Überströmkasten abzuscheiden und nicht in die folgende Rohrschlage zu schicken. Durch die Öffnungen in den Trennwänden können die Dampfblasen nach oben steigen und sich auflösen, wozu beiträgt, daß die Strömungsgeschwindigkeiten im Überströmkasten geringer sind als in den Rohren. Der Auflösungstendenζ im Kasten kommt dann noch entgegen, daß sich dort Schlieren sehr heißen Wassers aufgrund des Verwirbelungseffektes verteilen. Dadurch arbeitet ein sicher Kessel auch absolut geräuscharm.

Die gestellte Aufgabe läßt sich bei Erzielung der gleichen Vorteile auch mit einem Gasheizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung auch derart lösen, daß die wasserführenden Elemente aus schraubenlinienförmig gewickelten Rohrzügen mit abgestuft reduzierten Durchmessern gebildet und die Rohrzüge konzentrisch um eine zentrisch angeordnete, mehrkammerige Überströmkammer angeordnet sind, an die in Reihen- oder Parallelschaltung die Enden der einzelnen Rohrzüge angeschlossen sind.

Der erfindungsgemäße Gasheizkessel wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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- 7 In dieser Darstellung zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Gasheizkessel;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Überströmkasten mit einer angeschlossenen Rohrspirale;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Rohr, aus dem die schraubenlinigen- und spiraligen Rohrzüge gebildet sind;

Fig. 4 in Seitenansicht eine bauliche Einzelheit des Gasheizkessels;

Fig. 5 schematisch und in Draufsicht den wasserführenden Teil des Gasheizkessels im Sinne der zweiten Lösungsmöglichkeit und

Fig. 6 im Schnitt eine besondere Ausführungsform der Trennwand im Überströmkasten.

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 vorzugsweise aus einem Stück auf einer entsprechenden Wickelmaschine gewickelt, auf der auch die Rohre ihren in Fig. 3 dargestellten Querschnitt erhalten.

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.

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Mit ihrem innderen Ende 6 läuft die Rohrlage 1 in den Überströmkasten 7 ein, der im Beispiel durch eine an einigen Stellen angeheftete₉ vorzugsweise schräggestellte Trennwand 21 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 außenliegende 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

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18 verläßt. Da der Boden 14 des Überströmkastens/ auch für die Wärmeübertragung ausgenutzt wird, glatt bzw. leicht geneigt oder nach innen gewölbt ist, erfolgt bei kritischem Be-?trieb des Kessels das Abtropfen von Kondenzwasser, soweit es überhaupt noch Auftritt, nicht mehr reglos über der ganzen Fläche des Brenners 19 sondern vorzugsweise nur von den Rändern des Uberströmkastens 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 Kondenzwasser auftritt. Zwecks guter Einpassung des uberströmkastens 7 in das Zentrum der spiraligen Rohrlagen 1 bis 4 und zwecks gleicher Bemessung der freien Zugquerschnitte ist die Außenwand 12 des Uberströmkastens 7 ebenfalls spiralförmig verlaufend ausgebildet (Fig. 2), wobei sich vorteilhaft eine Anschlußfläche 13 für den Anschluß der Enden der Rohrlagen 1 bis 4 ergibt, die vom Innenraum des Überströmkastens

aus verschweißt werden.
/ der

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Gleichmäßig auf den Umfang verteilt und damit leicht zugänglich werden ψ{ 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.

Durch die Anordnung de^ Überströmkastens 7 werden die Rohrlagen 1 bis 4, die ja in sich relativ labil sind, ohne zusätzlichen Schweiß- und Stützelementenaufwand im Bereich ihrer inneren Enden festgelegt.

Zwischen den Rohren und den Rohrlagen sind zur Sicherung der Lagegenauigkeit, wie aus Fig. 1 (linke Hälfte; erkennbar, lose Distanzhalter 2U angeordnet, die lediglich mit ihren/seitlich aus dem ganzen Rohrpaket heraus und pei bis in den Bereich der äußeren Halteleisten 16 ragen, an denen sie mit einfachen Heftschweißungen festgelegt werden können.

/ Enden

Aus den bereits erläuterten Gründen ist die Trennwand 21 in ihrem obenliegenden Bereich mit mindestens einer Öffnung 22 für den Durchtritt von ggf. sich bildenden Dampfblasen versehen.

Bezüglich der zweiten Lösungsmöglichkeit der gestellten Aufgabe wird auf Fig. 5 Bezug genommen.

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Hierbei kommen keine spiralförmig gewickelten Rohrlagen zum Einsatz, sondern konzentrisch um den mehrkammerigen Überströmkasten 7¹ sind schraubenlinienartig gewickelte Rohrzüge 1^f-4* angeordnet, und die Trennwände 21' verlaufen nicht quer sondern paralell zur Heizkesselachse. Bis auf den Überströmkasten sieht dieser Kessel im Schnitt praktisch genauso aus wie der in Fig. dargestellte. Im dargestellten Beispiel sind alle Rohrzüge 1«-4* hintereinandergeschaltet, und das heiße Wasser strömt am Anschluß 18* ab.

Das aus dem Rohrzug 5 kommende Wasser tritt unten zunächst in Rohrzug 1 * ein, durchströmt diesen nach oben und gelangt in die entsprechende Kammer des Überströmkastens 7¹, an der unten der zweite Rohrzug 2» angeschlossen ist usw.. Die Anschlüsse der Rohrzüge 1 *-4' sind also jeweils oben und unten mit den Kammern verbunden und können dort ohne Schwierigkeiten von innen heraus angeschweißt werden. Ggf. wird erst nach diesem Anschweißen die entsprechend gefächerte Trennwand 21 * von oben eingeschoben, wonach der Überströmkasten oben und unten verschlossen wird, Auch diese konzentrisch angeordneten Rohrzüge können zueinander in gleicher Weise, wie in Fig. 1 angedeutet, mit einem entsprechenden Stützgerüst bzw. Distanzhaltern fixiert werden.

IBn im Überströmkasten 7 Toträume zu vermeiden, ist gemäß Fig. die Trennwand 21zweilagig ausgebildet, deren Flächen, ausgehend vom gelochten Bereich, entgegengesetzt geneigt im Überströmkasten angeordnet sind.

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Claims (1)

1. - 11 Patentansprüche

   M Λ Gasheizkessel, bestehend aus einem in einem Gehäuse untergebrachten wasserführenden Teil, der aus einer den Brennschacht umschließenden, schraubenlinienförmig -gewickelten Rohrschlange gebildet ist, wobei im oberen Bereich des Brennschachtes, in dessen b~odenseitigem Bereich ein Gasbrenner sitzt, abzugseitig ebenfalls wasserführende Elemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführenden Elemente aus in mehreren Lagen (1-4) angeordneten, in an sich bekannter Weise, spiralförmig gewiclcelten und hinsichtlich der Durchströmung miteinander in Verbindung stehenden Rohren gebildet sind, wobei.mindestens die unterste Lage (1) mit dem Ende der schraubenlinienförmig gewickelten Rohrschlange (5) in Verbindung steht und mit ihrem anderen Ende (6) an einem im Abzugsbereich etwa zentrisch angeordneten, mehrkammerigen Überströmkasten (7) angeschlossen ist, an dessen Kammern (8,9) die nachfolgenden, spiralförmig geWiekelten Lagen (2-4) mit ihren innenliegenden Enden angeschlossen sind, und daß für die Fixierung der Rohrzüge und Rohrlagen zueinander zwischen diesen

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   Distanzhalter angeordnet sind.

   2. Gasheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (11) aus Edelstahl mit an •sich bekannten ovalförmigem Querschnitt ausgebildet sind.

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   3. Gasheizkessel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenwand (12) des Überströmlcasiians (7) ebenfalls einen etwa spiralförmigen Verlauf aufweist und mit einer etwa radial verlaufenden Anschlußfläche (13) für die Rohrenden versehen ist.

   4. Gasheizkessel nach -j-edem dei? Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet _f daß die oberen und unteren Abschlußflachen (14) des Überströmkastens (7) nach innen gewölbt sind.

   5. Gasheizkessel nach federn der Ansprüche 1 bis4» d a d u r ch gekennzeichnet , daß die den Überströmkasten in Kammern teilende-mindestens eine Trennwand in bezug auf die vertikale Längsachse schräg gestellt ist.

   6. Gasheizkessel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet j daß im höher liegenden Bereich der Trenn-. wand Öffnungen (22) vorgesehen sind.

   7. Gasheiükessel nach jedem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet , daß für die kammerferne Verbindung der außen Hey enden Enden zweier Rohrlagen ein !ΜΙ enk stück (10; vorgesehen ist.

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   -8. Gasheizkessel nach jedem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet , daß die Distanzhalter mit äußeren Halteleisten (16) zu einem Stützgerüst verbunden sind.

   9. Gasheizkessel nach jedem der Ansprüche 1 - 8„ dadurch gekennzeichnet , daß die Trennwand (21) zweilagig ausgebildet ist, deren Flächen, ausgehend vom mit Öffnung (22) versehenen Bereich, entgegengesetzt geneigt im Überströmkasten angeordnet sind.

   10. Gasheizkessel, uestehend aus einem in einem Gehäuse untergebrachten wasserführenden Teil, der aus einer den Brennschacht umschließenden, schraubenlinienförmig gewickelten Rohrschlange bildet ist, wobei im oberen Bereich de$ Brennschachtes, in dessen b-odenseitigern Bereich ein atmosphärischer Gasbrenner sitzt, abzugseitj.g ebenfalls wasserführende Elemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die wasserführenden Elemente aus schraubenlinienförmig gewickelten Rohrzügen mit abgestuft reduzierten Durchmessern gebildet und die Rohrzüge konzentrisch um eine zentrisch angeordnete mehrkammerige Überströmkammer angeordnet sind, an die in Reihen- oder Parallelschaltung die Enden der einzelnen Rohrzüge angeschlossen sind, wobei für die Fixierung der Rohrzüge zueinander zwischen diesem Distanzhalter angeordnet sind.

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