DE2448790C3 - Gasheizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasheizkesscl mit einem Gehäuse und einer Brennkammer, deren unterer Bereich von einer schraubenförmigen Rohrschlange umgeben ist und deren oberer Bereich eine in mehreren Rohrlagen angeordnete spiralförmige Rohrschlange aulweist, die mit der unteren Rohrschlange verbunden ist.

Derartige Heizkessel sind beispielsweise nach der GB-I¹S 7 15 325 bekannt, allerdings für die Erzeugung S voll Dumpf. So ideal an sich diese bekannte Konzeption ist, nämlich einen Gusheizkessel bezüglich seiner wasserführenden Teile einfach aus Rohrzügen zu wickeln, so schwierig ist auch die Umsetzung in die Praxis, da gewickelte Rohr/.ilge zueinander insbesondere bei Wärmebelastung nicht stabil sind, was zur Folge hat, daß sich die Rohrabslände verändern und die erforderlichen Abgasiemperaiuren nicht eingehalten werden können, sodaß sich zu hohe oder zu niedrige Strömungswiderstände für die Abgase einstellen.

Bei einem Heizkessel nach tier DAS 11 21 303 wird dieser Wärmedehnungseffeki im Bereich zweier Rohrzüge sogar zur Betätigung einer Steuereinrichtung für die Feuerführung ausgenutzt.

Beim bekannten Heizkessel nach der CJB-I¹S 7 15 325 müssen eine Vielzahl von Rohrkrümmern und Übergangsrohrstücken von einer Rohrlagc zur anderen vorgesehen werden, was bezüglich einer zweckmäßigen Fertigung nur mit einem beträchtlichen Aufwand zu bewerkstelligen ist. Außerdem entsteht im Zentrum ein bevorzugter Abzugsbereich, der mit mehreren besonderen Abdeckplatten abgeblendet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasheizkcssel zu schaffen, der sich einfacher und weniger aufwendig weitgehend maschinell herstellen läßt, dessen Zentrumsbereich über dem Brennschacht voll als wärmeübertragender Teil ausgenutzt ist und derart gestaltet sein soll, daß sich sämtliche Rohrlagen in diesem relativ engen Bereich ohne Schwierigkeiten miteinander verbinden lassen, trotz Verwendung von im Querschnitt relativ großen Rohren.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasheizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen Rohrlagen an ihren inneren Enden mit einem zentrisch in der oberen Rohrschlange angeordneten, in mehrere Kammern aufgeteilten Überströmkasten verbunden und die äußeren Enden mit einem Rohrkrümmer verbunden sind, und daß zwischen den einzelnen Rohrlagen der oberen Rohrschlange zur Fixierung dienende Distanzhalter angeordnet sind.

Diese erfindungsgemäße Lösung hat mannigfache Vorteile. Durch den zentrisch in den Rohrlagen angeordneten Überströmkasten wird dieser stark von den Heizgasen beaufschlagte Bereich voll 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 Überströmkasten 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 Strömungsw iderstand als solche Krümmer.

Die Fixierung i!er Rohre uiiil Rohrlageu /ueiiiiiiKler, die im Zentrumsbereich gleichzeitig mil der Anordnung der I Iberslrömkammer erreicht wird, ist auch in den anderen Bereichen denkbar einfach durch die noch näher zu beschreibenden Disianzhalier, da deren ^ Anordnung zwischen den Rohren und den Rohrlagen keinerlei .Schweißarbeit /wischen den Rohren erfordert und deren Fixierung mit geringem Schweißaufwand außerhalb des ganzen Rohrpaketes erfolgen kann.

In Rücksicht auf einerseits möglichst kleine Außenab- i" messungen des ganzen Kessels und auch daraul, daß man wegen des Strömungswiderstandes und der Verkalkungsgefahr andererseits keine Rohre mit all/u kleinem Durchmesser benutzen sollte, sind in vorteilhafter Weiterbildung die Rohre im Querschnitt ovallörmig bzw. elliptisch oder langlochartig ausgebildet, was den dreifachen Vorteil hat, dall der große Querschnitt erhalten bieibt, die Aiißenabmessungen entsprechend reduziert werden können und der unmittelbaren Wärmebeaufschlagung insgesamt eine größere fläche dargeboten wird. Derartige Rohrc)uerschnitie sind an sich bekannt, weshalb für dieses Merkmal nur Schutz im Rahmen der vorliegenden F.rfindung beansprucht wird.

Der Überströmkasten weist vorteilhaft eine Außenwand mit etwa spiralförmigem Verlauf auf und ist mit einer etwa radial verlaufenden Anschlußfläche versehen. Einerseits wird damit der Roliranschluß vereinfacht und andererseits ergeben sich etwa langentiale Fin- und Ausstromrichtungen, die zu einer Verwirbelung im Überströmkasten führen, wodurch der Bildung von Inkrusüerungen und Ablagerung von .Schlamm entgegengewirkt wird. In diesem Zusammenhang kann der Gasheizkcsscl auch vorteilhaft weiterausgebildet werden, daß der Überströmkasten mindestens eine Trennwand aufweist, die in bezug auf die vertikale Längsachse schräg angeordnet ist. Dabei kann im höher liegenden Bereich der Trennwand mindestens eine kleine öffnung vorgesehen sein, und zwar aus folgendem Grund:

Insbesondere in der stark mit Wärme beaufschlagten untersten Rohrlage können unter Umständen Dampfblascn entstehen, wobei es vorteilhafteer ist, diese im Überströmkasten abzuscheiden und nicht in die folgende Rohrschlange 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 Auflösungstendenz im Kasten kommt dann noch entgegen, daß sich dort Schlieren sehr heißen Wassers aufgrund des Verwirbelungseffektes verteilen. Dadurch arbeitet ein solcher Kessel auch absolut geräuscharm.

Der Gasheizkessel kann auch derart weiter ausgebildet werden, daß die einzelnen Rohrlagen aus schraubenförmigen Rohrzügen mit abgestuft reduzierten Durchmessern gebildet und die Rohrzüge konzentrisch um einen zentrisch angeordneten mehrkammerigen Überströmkasten angeordnet sind, der mit den Enden der einzelnen Rohrzüge verbunden ist, wobei zwischen den Rohrzügen zur Fixierung dienende Distanzhalter angeordnet sind.

Der crfindungsgemäßc Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fs zeigen

F i g. I einen Längsschnitt durch den Gashcizkessel;

F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch den Überströmkasten mit einer angeschlossenen Rohrspirale;

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Rohr, aus dem die schraubeiilinigen und spiraligen Rohrzüge gebildet sind;

F ig. 4 in Seii'Miansichl eine bauliche liinzelheit des Gasheizkessels;

Fig. ^r) schematisch und in Draufsicht den wasserführenden I eil ties Gashd/kessels in einem zweiten Ausfiihrungsbeispiel;

Fig. b im Schnitt eine besondere Ausführiingsform der Trennwand im Überströmkasten.

In den Figuren sind die spiraligen Rohrlagen i bis 4 [tiu\ der schraubenlinienförmig gewickelte Rohrzug 5 um die Brennkammer 15 angeordnet. Die unterste Rohrlage ! und der Rohr/ug 5 sind vorzugsweise aus einem Stück auf einer entsprechenden Wickelmaschine gewickelt, auf tier auch die Rohre 11 ihren in F i g. 3 dargestellten ovalen Querschnitt erhallen.

Am unteren linde ties Rohrzuges "5 ist der Anschluß 17 für den Hei/ungsrücklaiil angeordnet. Am linde tier oberen Rohrlage 4 sitzt tier Anschluß 18 für tion Heizungsvorlaul.

Mit ihrem inneren linde 6 liitil'l die Rohrlage I in ilen Überströmkasten 7 ein, tier im Beispiel durch eine an einigen Stellen angeheftete, schräggesiellte Trennwand 21 in zwei Kammern 8, ') geleilt ist. Das lieizmedimn (Wasser) wird in der keilförmigen Kammer 8 umgelenkt und tritt in die Rohrlage 2 ein, strömt zum äußeren l.nde. von tla durch den außenliegenden Rohrkrümmer 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 Überströmkastens 7, der auch für die Wärmeübertragung ausgenutzt wird, nach innen gewölbt ist, erfolgt bei kritischem Betrieb des Kessels das Abtropfen von Kondenswasser, soweit es überhaupt noch auftritt, nicht mehr regellos über tier ganzen Fläche des Brenners 19 sondern nur von den Rändern des Überströmkastens 7 aus. Durch den langen Zuströmweg über den Rohrzug 5 und dessen durch den ovalförmigen Querschnitt des Rohres 11 gewonnene große Wärmeübertragungsfläche wird jedoch das Heizmedium schon soweit vorgewärmt, daß im Bereich über dem Brenner kaum Kondenswasser auftritt. Zwecks guter Einpassung des Überströmkastens 7 in das Zentrum der spiraligen Rohrlagen Il bis 4 und zwecks gleicher Bemessung der freien Zu£ querschnitte ist die Außenwand 12 des Überströmkastens 7 ebenfalls spiralförmig verlaufend ausgebildet (Fig. 2), wobei sich eine Anschlußfläche 13 für den Anschluß der Enden der Rohrlagen 1 bis 4 ergibt, die vom Innenraum des Überströmkastens 7 aus verschweißt werden.

Gleichmäßig auf den Umfang verteilt und damit leicht zugänglich werden 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 auPen hin fixiert.

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

Zwischen den Rohren und den Rohrlagen sind zur Sicherung der Lagegenauigkeit, wie aus F i g. 1 (linke Hälfte) erkennbar, lose Distanzhalter 20 angeordnet, die lediglich mit ihren Enden seitlich aus dem ganzen Rohrpaket heraus und bis in den Bereich der äußeren Halteleisten 16 ragen, an denen sie mit einfachen Heftschweißungen festgelegt werden können.

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.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 kommen keine spiralförmig gewickelten Rohrlagcn zum Einsatz, sondern konzentrisch um den mehrkammcrigen Überströmkasten T sind schraubenlinicnartig gewickelte Rohrzüge 1' bis 4' angeordnet, und die Trennwände 21' verlaufen nicht quer sondern parallel zur Heizkcssclachse. Bis auf den Überströmkasten 7' sieht dieser Kessel im Schnitt praktisch genauso aus wie der in Fig. 1 dargestellt. Im dargestellten Beispiel sind alle Rohrlagen Γ bis 4' hintereinandcrgeschaltet, und das heiße Wasser strömt am Anschluß 18' ab.

Das aus dem Rohrzug 5 kommende Wasser tritt unten zunächst in die R jhrlage Γ ein, durchströmt diese nach oben und gelangt in die entsprechende Kammer des Überströmkastens 7', an der unten der zweite Rohrzug 2' angeschlossen ist usw. Die Anschlüsse der Rohrzüge Γ bis 4' sind also jeweils oben und unten mit den Kammern verbunden und können dort ohne Schwierigkeilen von innen heraus angeschweißt werden. Gegebenenfalls wird erst nach diesem Anschweißen die entsprechend gefächerte Trennwand 2Γ von oben eingeschoben, wonach tier (Iber.strömkasten T oben und unten verschlossen wird. Auch diese konzentrisch

ίο angeordneten Rohrlagen können zueinander in gleichet Weise, wie in F i g. I angedeutet, mit einem entsprechenden Stützgerüst bzw. Distanzhaltern fixiert werden.

Um im Überströmkasten 7 Toträumc zu vermeiden ist gemäß Fig. b die Trennwand 21 zwcilagig ausgebildet, deren Flächen, ausgehend vom gelochter Bereich, entgegengesetzt geneigt im Überströmkaster angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gasheizkessel, mil einem Gehäuse und einer Brennkammer, deren unlerer Bereich von einer schraubenförmigen Rohrschlange umgeben isl und deren oberer Bereich eine in mehreren Rohrlagen angeordnete spiralförmige Rohrschlange aufweist, die mit der unteren Rohrschlange verbunden ist, d a ti u r c h g e k e η η ζ e i c h net, daß die einzelnen Rorrlagen (I, 2, 3, 4) an ihren inneren Enden (6) mit einem zentrisch in der oberen Rohrschlange ungeordneten, in mehrere Kammern (8, 9) aufgeteilten Überströmkasten (7) verbunden und die äußeren Enden mit einem Rohrkrümmer (10) verbunden sind, und daß /wischen den einzelnen Rohrlagen (1,2, 3, 4) der oberen Rohrschlange zm Fixierung dienende Distanzhalter (20) angeordnet sind.

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

3. Gasheizkessel nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Überslrömkaslen (7) eine Außenwand (12) mit etwa spiralförmigem Verlauf aufweist und mit einer etwa radial verlaufenden Anschlui!fläche(l3) versehen isl.

4. Gasheizkessel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß de«· Überslrömkaslen (7) nach innen gewölbte obere und untere Böden (14) aufweist.

5. Gasheizkcssel nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkasten (7) mindestens eine Trennwand (21) aufweist, die in bezug auf die vertikale Längsachse schräg angeordnet ist.

6. Gasheizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im höher liegenden Bereich der Trennwand (21) mindestens eine kleine Öffnung (22) vorgesehen ist.

7. Gasheizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennv/and (21) zweilagig ausgebildet ist, deren Flächen, ausgehend von dem mit der Öffnung (22) versehenen Bereich, entgegengesetzt geneigt im Überströmkasten (7) angeordnet sind.

8. Gasheizkessel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (20) mit äußeren Halteleisten (16) zu einem Stützgerüst verbunden sind.

9. Gasheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohrlagen aus schraubenförmigen Rohrzügen (Γ, 2', 3', 4') mit abgestuft reduzierten Durchmessern gebildet und die Rohrzüge konzentrisch um einen zentrisch angeordneten, mehrkammerigen Überströmkasten (7') angeordnet sind, der mit den Enden der einzelnen Rohrzüge (V, 2', 3', 4') verbunden ist, wobei zwischen den Rohrzügen zur Fixierung dienende Distanzhalter (20) angeordnet sind.