DE2721893A1

DE2721893A1 - Heizkessel zum verbrennen von fluessigen oder gasfoermigen brennstoffen

Info

Publication number: DE2721893A1
Application number: DE19772721893
Authority: DE
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1978-11-16
Also published as: DE2721893C3; DE2721893B2; US4169431A

Description

(Zusatz zu P 26 45 717.o)

Die Hauptanmeldung P 26 45 717.ο (das Hauptpatent 2 645 717) betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, insbesondere für kleinere Leistungsbereiche, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse, in dem eine rohrförmige Kammer zur Aufnahme der Brennkammer und der Heizgaszüge mit vorgeschalteter Umlenkkammer angeordnet ist, welche rohrförmige Kammer von einer Vielzahl auf den ganzen Umfang verteilt, in Abstand nebeneinander angeordneten Zugkanälen umgeben ist, die mit der Rauchgassammeikammer mit Rauchgasabzug in Verbindung stehen, wobei die Erfindung nach der Hauptanmeldung darin besteht, daß die rohrförmige Kammer als dünnwandiger, in kondensatkritischen Bereichen spanabhebend unbearbeiteter Gnaugußkörper ausgebildet ist, der die vordere und hintere Gehäusewand aus Stahlblech flüssigkeitsdicht durchgreift und auf dessen Innenfläche im Bereich der Brennkammer radial nach innen gerichtete, die Brennkammerhülse tragende

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und die Zugkanäle seitlich begrenzende Stege mit angegossen sind und die sich maximal mit gleicher Höhe auch über die Flächen der Umlenk- und Rauchgassammelkammer erstrecken.

Dei der Lösung nach der Hauptanmeldung sind einerseits die günstigen Verhaltenseigenschaften von nicht bearbeitetem Grauguß gegenüber Kondensatangriff und andererseits die gute Verarbeitbarkeit von Stahlblech kombiniert, wobei zudem durch die Ausbildung der Kammer aus Grauguß die Ausbildung der Zugkanäle mit einbezogen ist und damit sämtliche Schweißarbeiten in diesem Bereich entfallen.

Bezüglich der Vorteilhaftigkeit eines solchen Kessei nach der Hauptanmeldung ist ergänzend zu bemerken, daß es die dort vorgesehene Materialkombination Stahlblech/Guß zuläßt, den sich

korrosionsgünstig verhaltenden flamm- und heizgasführenden Teil aus Grauguß, der gewissermaßen eine Einbaueinheit darstellt, innerhalb eines wasserführenden Gehäuses aus Stahlblech mit einem oder mehreren Warmwasser-Speichern unterzubringen, was bei Heizkesseln, die nur aus Guß bestehen, praktisch wegen der dann entstehenden Kompliziertheit der Gußglieder, verbunden mit Abdichtungsproblemen, nicht möglich ist. Auch läßt es die vorgesehene Materialkombination Stahlblech/Guß, wobei der Gußteil eine Einbaueinheit darstellt, zu, mehrere solcher Einbaueinheiten innerhalb eines Stahlblechgehäuses übereinander anzuordnen

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und mit jeweils separaten Brennern zu betreiben, so daß ein
Wärmebedarfs-angepaßter Betrieb einer oder mehrerer Einbaueinheiten möglich wird.

Versuche mit dem Kessel nach der Hauptanmeldung haben nun gezeigt, daß sich dieser insbesondere hinsichtlich der Kondensatbeherrschung noch dahingehend verbessern läßt, daß die eine
Einbaueinheit darstellende Kammer mindestens über einen Teil
ihrer Länge als schlanker, zur Abgasseite konvergierender Ke §elstumpf ausgebildet und mindestens im unteren Vorderwandbereich mit einem Kondensatzstaubord versehen ist.

Wenn man nämlich Heizkessel der genannten Art für gleitende
Temperaturen einsetzt, muß mit einer erheblichen Menge von anfallendem Kondensatz gerechnet werden. Es wurde dabei festgestellt, daß es sehr schwierig ist, die Abdichtung der Türe
zur Einbaueinheit so vorzunehmen, daß kein Kondensat durch die Dichtung dringt. Die Dichtung wird aufgelöst und zerstört. Das Kondensat, bestehend aus Schwefelsäure und schwefliger Säure, läuft dann außen am Kessel herunter und zerstört den Kesselkörper und/oder den Isoliermantel.

Wenn man einen Kessel zwecks Reinigung öffnet und hinterher
der Verschluß nicht ordentlich zugeschraubt wird, so kann auch bei perfekter Dichtung der Kessel dann zwar gasdicht, braucht aber nicht flüssigkeitsdicht zu sein. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, den Kessel so zu gestalten, daß sich vor dem Ver-

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schluß Kondensat in größerer Menge ansammeln kann und dort verdunstet, ohne daß dieses Kondensat in die Abdichtung zwischen Verschluß und Kesselkörper gelangt.

Das gleiche gilt für die Rückseite des Kesselsy wenn die Kesselrückwand nicht angegossen ist und der rückseitige Verschluß als Gußteil aufgeschraubt wird. Auch da muß eine Stufe sein, d.h. der Durchmesser von Verschlußöffnung und Kesselrückwand muß kleiner, nach Möglichkeit wesentlich kleiner sein als der Innendurchmesser der Einbaueinheit.

Je niedriger die Temperatur der Heizgase ist, desto stärker neigen sie zur Kondensation, d.h., daß die Verbrennungsgase im hinteren Bereich des Kessels, in der Rauchgassammelkammer am stärksten kondensieren und das meiste Kondensat bilden.

Da hinten die Temperatur der Verbrennungsgase relativ niedrig ist und dadurch die Neigung und die Möglichkeit, angesammeltes Kondensat zu verdampfen, nicht sehr groß ist, ist es vorteilhaft, die Einbaueinheit so zu gestalten, daß das Kondensat nach vorne in die heiße Zone des Kessels, nach Möglichkeit in die Umlenkkammer, fließt, Das wird, wie erwähnt, dadurch erreicht, daß man die Einbaueinheit entweder insgesamt konisch ausbildet oder diese vorne auf ein Vierteil oder ein Drittel der Länge beispielsweise zylindrisch und dann anschließend nach hinten verjüngt ausbildet.

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Macht man die Einbaueinheit insgesamt konisch, empfiehlt es sich, auch die topfartige einzuschiebende Brennkammer konisch ausbzubilden. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich nämlich der Vorteil, daß man die Einbaueinheit mit einem sogenannten "grünen Kern" formen kann, d.h. die Einbaueinheit würde senkrecht geformt und gegossen. Durch die Konizität aller Flächen im Kessel und wenn man die aufgegossenen Rippen vorne dünner macht als hinten, ließe sich die Form so herstellen, daß der Kern innen normal aus Sand geformt wird. Es kann auf diese Weise auch die Kesselrückwand gleich mit angegossen werden einschließlich der Ausputzöffnung und der Öffnung für einen Ring, den man zum Anschluß des Rauchrohres einsetzt. Die Herstellkosten lägen bei einem solchen Gießvorgang niedriger, als wenn die Einbaueinheit innen mit separat hergestellten Kernen zu gießen ist, was bei zylindrischen Einbaueinheiten notwendig wäre.

Einerseits um Herstellkosten zu sparen, andererseits aber, um Kräfte zum Anpressen der Verschlüsse, soweit sie nicht bereits mit der Einbaueinheit vergossen sind, in die gegossene Einbaueinheit einzuleiten, aber auch in gewisser Hinsicht, um die Fertigung rationeller zu gestalten, werden Vorteilehaft beispielsweise Scharniere oder Befestigungsnocken vorne an der Einbaueinheit gleich mit angegossen bzw. auch an der Rückseite der Einbaueinheit mit angegossen.

Die Einbaueinheit, die nur im hinteren Bereich konisch ausge-

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führt ist, kann trotzdem mit einer zylindrischen Brennkammerhülse ausgerüstet werden, da die Verjüngung der Einbaueinheit nach hinten zwar eine Reduzierung der angegossenen Rippen für die Züge in der Höhe mit sich bringt. Im Grunde genommen ist
das aber kein Nachteil, sondern ein Vorteil, weil man davon
ausgehen muß, daß die Verbrennungsgase, die durch die Züge
strömen, Wärme abgeben, kalter werden und dadurch ein immer
geringeres Volumen auf dem Weg durch die Heizgaszüge bis zum
Rauchabzug annehmen. Wenn also durch die Konizität der Einbaueinheit der Querschnitt der Züge nach hinten abnimmt, können
in etwa die Heizgase mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit die Züge passieren, wodurch der Wärmeübergang erhöhl wird.

Der erfindungsgemäß vorteilhaft und zusätzlich weiter ausgebildete Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Heizkessels;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den als Einbaueinheit ausgebildeten Graugußkörper;

Fig. 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Graugußkörpers;

Fig. 4 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine weitere Ausführung sform des Graugußkörpers;

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Fig. 5 einen vereinfachten Längsschnitt durch noch eine weitere

Ausführungsform des Graugußkörpers, Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine besondere Ausführungsform

des Graugußkörpers ^rή
Fig. 7 einer. Schnitt durch pine blondere Au^; Pihrungs

In den Fig. sind bezeichnet mit 1 die die Einbaueinheit bildende, flamm- und rauchgasführende Kammer aus einem rohrförmigen Graugußkörper 2, mit 3, 4 die Vorder- und Rückwand des wasserführenden Gehäuses 25 aus Stahlblech, mit 5 die Innenfläche des Graugußkörpers 2, auf der die Brennkammerhülse 7 tragenden Stege 9 und die weniger hohen Stege 9' im Bereich einerseits der Umlenkkammer Io und andererseits der Rauchgassammeikammer 11 angeordnet bzw. mit angegossen sind und mit 23 der brennerseitige Kondensatstaubord.

Gemäß Fig. 1 ist der Graugußkörper 2 insgesamt kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Anlagekanten 3o der Stege für die lose einzusetzende Brennkammerhülse 7, die bspw. aus Edelstahl besteht, in einer zylindrischen Ebene verlaufen. Um das sich unvermeidbar bildende Kondensat, wenn der Heizkessel mit gleitender Temperatur gefahren wird, nicht an die Dichtungen für die Verschlüsse 33 gelangen zu lassen, die sonst zerfressen werden könnten, sind bei dieser Ausführungsform Kondensatstauborde an den Enden des die Einbaueinheit bildenden Graugußkörpers vorgesehen. Die Konizität der Innenfläche 5 sorgt im übrigen dafür, daß das sich insbesondere in der unteren Kesselhälfte niederschlagende Kondensat nach vorn in den mit heißen Rauchgasen

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beaufschlagten Teil des Heizkessels gelangt.

Gemäß Fig. 3 sind auch die Anlagekanten 3o' der Stege 9 parallel zur konischen Innenfläche 5 verlaufend ausgebildet. Gleiches gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, bei der der Graugußkörper insbesamt, wie erkennbar, glockenförmig gegossen ist, also mit rückwärtig angegossenem Verschluß 33' f der auch gleichzeitig einen Anschlußstutzen 24' für den Abzug der Rauchgase aufweist.

Die Verbindung der Einbaueinheit bzw. des Graugußkörpers 2 mit dem Stahlblechgehäuse 25 erfolgt gemäß Fig. 1 vorteilhaft ohne jeglichen Schweißarbeitsaufwand, der bei der Kombination von Stahlblech/Grauguß beträchtlich und nicht immer mit Sicherheit flüssigkeitsdicht zu halten wäre, wenn man die unterschiedlichen Wärmespannungen berücksichtigt.

Zu diesem Zweck ist der Graugußkörper 2 außenseitig mit bearbeiteten Flächen 25 und mit Anlageringbunden 28 versehen, wobei die Vorder- und Rückwand 3, 4 mit ihren Ringbundabkröpfungen 26 bis zum Anschlag an die Anlageringbunde 28 und unter Beigabe von Gleit- und Dichtungsmitteln 27 aufgepreßt werden. Die Innendurchmesser der Ringbundabkröpfungen 26 sind hierfür entsprechend kleiner gehalten als die Außendurchmesser der Flächen 5 am Graugußkörper 2.

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Mit wesentlich größerem Aufwand ließe sich jedoch eine flüssigkeitsdichte Verbindung auch im Sinne der Fig. 6 herstellen, wobeidie Vorder- und Rückwand 3, 4 unter Zwischenlage von Dichtungsringen oder dergl. gegen Ringflanschanschlüsse 29 des Graugußkörpers 2 gelegt und mit diesem verschraubt würden.

Um die sich durch die Anbringung der Verschlüsse 33 erhebenden Belastungen nicht in das Stahlblechgehäuse 25 einleiten zu müssen, ist der Graugußkörper 2 mit entsprechenden Angüssen 32, 32' (Fig. 1, 2) versehen, wodurch die Einbaueinheit auch die Tragfunktion für diese Teile übernimmt.

In Fig.5" ist sehr vereinfacht dargestellt, wie ein nur teilweise kegelstumpfförmiger Graugußkörper 2 im Längsschnitt aussehen würde.

Fig. 7 zeigt eine besondere Ausführungsform der Verbindungsausbildung, wobei der abgekröpfte Öffnungsrand 26' etwas konisch gehalten ist und ebenso die Preßsitzfläche 25', vor der ein kleiner Ringbund 25" angeordnet ist, hinter dem eine kleine Nut angeordnet sein kann. Der Außendurchmesser des Ringbundes 25" liegt etwa zwischen dem Größt- und Kleinstdurchmesser des abgekröpften Öffnungsrandes 26' des Ringbundes 4'. Beim Aufpressen schnappt das engere Ende des abgekröpften Öffnungsrandes 26' über den Ringbund 25", nimmt eine Verrastungsstellung im Sinne der Fig. 7 ein und ist damit zusätzlich gegen den Innendruck gesichert. Sollen wirklich einmal Undichtigkeiten auftreten, so läßt sich eine solche Stelle mittels einer geeigneten Bandage absichern. 8 0 9846/0511

Die Einbaueinheit aus Guß könnte im Querschnitt ovalt'örmig, d.h. im Sinne eines Langxochequerschnittes ausgebildet sein, mit Hauptachsen, die nur eine geringe Längendifferenz haben, wobei die größere Hauptachse senkrecht gestellt ist. Gleiches gilt auch für die Einbaueinheit nach der Hauptanmeldung( nach dem Hauptpatent).

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Claims

r/21893 PATENTANSPRÜCHE:

1.!Heizkessel zum Verbrennen von fLässigen oder gasförmigen Brennstoffen, insbesondere für kloinnre Leistungsbereiche, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse, in dem eine rohrförmige Kammer zur Aufnahme der Brennkammer \mu der Heizgaszüge mit vorgeschalteter Umlenkkarrer angeordnet, ist, welche Kammer von einer Vielzahl :iuf den ganzer Umfang verteilt, in Abstand nebeneinander angeordneten Zugkanaler, umgeben ist, die mit der Rauchgassamrie!kammer mit Rauchgasabzug in Verbindung stehen, wobei die rohrförmige Kammer als dünnwandiger, in kondensatkritischen Eiereichen spanabhebend unbearbeiteter Graugußkörper ausgebildet ist, der die vordere und hintere Gehausewand aus Stahlblech flüssigkeitsdicht durchgreift und auf dessen Innenfläche im Bereich der Brennkammer radial nach innen gerichtete, die Brennkammerhülse tragende

und die Zugkanäle seitlich begrenzende Stege mit angegossen sind und die sich maximal mit gleicher Höhe auch über die Flächen der Umlenk- und Rauchgassammeikammer erstrecken nach Hauptpatent 2 645 717 (Hauptpatentanmeldung P 26 45 717.0), dadurch gekennzeichnet, daß die eine Einbaueinheit bildende Kammer (l) mindestens über einen Teil ihrer Länge als schlanker, zur Abgasseite konvergierender Kegelstumpf ausgebildet und mindestens im unteren Vorderwandbereich (22) mit einem Kondensatstaubord (23) versehen ist.

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2. Heizkessel nach Anspruch l_F dadurch gekennzeichnet , daß die Anlagekanten der Stege (9) für die einzusetzerde Brennkammerhülse (7) entsprechend konisch verlaufend und die Brennkammerhülse (7') entsprechend kegelstumpf förmig ausgebildet sind.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß der Graugußkörper (2) glockenförmig mit abgassei tig bis auf die RauchgasabzugsöfPnung (24) geschlossener Wand ausgebildet ist,

4. Heizkessel nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Graugußkörper (2) im Bereich der anzuschließenden Vor- und Rückwände (3,4) des Stahlgehäuses (25) außenseitig mit bearbeiteten Flächen (25) versehen ist, auf die die Vorder- und Rückwand (3,4) mit Ringbundabkröpfungen (26) im Preßsitz aufgezogen sind.

5. Heizkessel nach Anspruch 4, d a du rch gekennzeichnet , daß die Vor- und Rückwände (3,4) unter Einschluß von Gleit- und Dichtungsmittel (27), wie wärme- und flüssigkeitsbeständiger Kitt oder dergl., auf den Graugußkörper (2) aufgezogen sind.

6. Heizkessel nach Ansprüchen 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß am Graugußkörper (2)

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Ringbunde (28) als Anschläge für die Vor- und Rückwände (3,4) angeordnet sind.

7. Heizkessel nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Graugußkörper (2) mit Ringflanschanschlüssen (29) versehen und mit den Vorder- und Rückwänden (3,4) des Stahlblechgehäuses flüssigkeitsdicht, aber lösbar verbunden ist.

8. Heizkessel nach jedem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß die Anlagekanten (30) der Stege (9) für die einzusetzende Brennkammerhülse (7) von der Brennkammerachse (31) durchgehend die gleiche Distanz haben.

9. Heizkessel nach jedem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennz eichn et, daß der Graugußkörper (2) mindestens brennerseitig mit Angüssen (32, 32') für die Anlenkung bzw. Befestigung von Verschlüssen (33) für die Einbaueinheit versehen ist.

10. Heizkessel " ^ nach jedem der Ansprüche 1 H-, 9, d a -

durch gekennzeichnet, ,daß der abgekröpfte Öffmmgprand (26') und seine Preßsitzfläche (25') schwach konisch gehalten und vor der Preßsitzfläche ein kleiner Ringbund (25") angeordnet ist, dessen Außendurchmesser etwa zwischen dem Größt- und Kleinstdurchmesser d°? abgekröpften ÖFfnungsrandes <(26') Hegt.

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11. Heizkessel nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß in Aufpreßrichtung hinter dem Ringbund(25 " ) eine kleine, umlaufende Nut angeordnet ist.

12. Heizkessel nach jedem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinlieit im Querschnitt ovalförmig ausgebildet ist.

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