DE2721893B2

DE2721893B2 - Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe

Info

Publication number: DE2721893B2
Application number: DE2721893A
Authority: DE
Inventors: Hans 3559 Battenberg Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US4169431A; DE2721893C3; DE2721893A1

Description

Das Hauptpatent 26 45 717 betrifft einen Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem Wassermantel aus Stahlblech und einer zylindri sehen Kammer, in der eine Brennkammer, eine Umlenkkammer und Heizgaszüge vorgesehen sind, die am Umfang der Brennkammer angeordnet und mit einer Rauchgassammeikammer mit Rauchgasstutzen verbunden sind, wobei die zylindrische Kammer als dünnwandiger, in kondensatkritischen Bereichen spanabhebend unbearbeiteter, an sich bekannter Graugußkörper ausgebildet ist, der die vordere und hintere Stirnwand des Wassermantels, die mit aufgebogenen Öffnungsrändern auf der zylindrischen Kammer aufge schrumpft sind, flüssigkeitsdicht durchgreift und auf dessen Innenfläche im Bereich der Brennkammer radial nach innen gerichtete, eine Hülse der Brennkammer tragende und die Heizgaszüge seitlich begrenzende Stege in an sich bekannter Weise angegossen sind, die mit maximal gleicher Höhe auch in der Umlenk- und Rauchgassammeikammer angeordnet sind.

Bei der Lösung nach dem Hauptpatent 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 Heizgaszüge mit einbezogen ist und damit sämtliche Schweißarbeiten in diesem Bereich entfallen.

so Bezüglich der Vorteilhaftigkeit eines solchen Heizungskessels nach dem Hauptpatent 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 Wassermantels aus Stahlblech mit einem oder mehreren Warmwasser-Speichern unterzubringen, was bei Heizungskesseln, die nur aus Guß bestehen, praktisch wegen der dann entstehenden

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

Versuche mit dem Heizungskessel nach dem Hauptpatent haben nun gezeigt, daß sich dieser insbesondere ninsichtlich der Kondensatbeherrschung noch dahingehend verbessern läßt, daß die eine Einbaueinheit darstellende Kammer mindestens über einen Teil ihrer Länge als schlanker, zur Abgasseite konvergierender Kesselstumpf ausgebildet und mindestens im unteren Vorderwandbereich mit einem Kondensatstaubord versehen ist

Wenn man natürlich Heizungskessel dieser Art für gleitende Temperaturen einsetzt, muß mit einer erheblichen Menge von anfallendem Kondensat 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 Heizungskessel 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 2s vorteilhaft, den Heizungskessel so zu gestalten, daß sich vor dem Verschluß 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 Heizungskessel, 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 Rauchgassammeikammer 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 Heizungskessels, nach Möglichkeit in die Umlenkkammer fließt. Das wird, wie erwähnt, dadurch erreicht, daß man die Einbaueinheit entweder insgesamt so konisch ausbildet oder diese vorne auf ein Viertel oder ein Drittel der Länge beispielsweise zylindrisch und dann anschließend nach hinten verjüngt ausbildet.

Macht man die Einbaueinheit insgesamt konisch, empfiehlt es sich, auch die topfartige einzuschiebende Brennkammer konisch auszubilden. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich nämlich der Vorteil, daß man die Einbaueinheit »grün« formen kann. Durch die Konizität aller Flächen im Kessel und wenn man die aufgegossenen Rippen vorne dünner macht als hinten, ließe sich die eo 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 Abgasstutzens einsetzt Die Herstellungskosten 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 vorteilhaft beispielsweise Scharniere oder Befestigungsnocken vorne an der Einbaueinheit gleich bzw. auch an der Rückseite der Einbaueinheit mit angegossen.

Die Einbaueinheit, die nur im hinteren Bereich konisch ausgeführt ist, kann trotzdem mit einer zylindrischen Brennkammerhülse ausgerüstet werden, da die Verjüngung der Einbaueinheit nach hinten 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 Heizgaszüge strömen und Wärme abgeben, kalter werden und dadurch ein immer geringeres Volumen auf dem Weg durch die Heizgaszüge bis zum Rauchgasstutzen annehmen. Wenn also durch die Konizität der Einbaueinheit der Querschnitt der Heizgaszüge nach hinten abnimmt, können in etwa die Heizgase mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit die Heizgaszüge passieren, wodurch der Wärmeübergang erhöht wird.

Der erfindungsgemäß vorteilhaft und zusätzlich weiter ausgebildete Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Heizungskessels;

F i g. 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 Ausführungsform des Graugußkörpers;

F i g. 5 einen vereinfachten Längsschnitt durch noch eine weitere Ausführungsform des Graugußkörpers;

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

F i g. 7 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform.

In den Figuren 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 Wassermantels 25 aus Stahlblech, mit 5 die Innenfläche des Graugußkörpers 2, auf der die Hülse 7 tragenden Stege 9 und die weniger hohen Stege 9' im Bereich einerseits der Umlenkkammer 10 und andererseits der Rauchgassammelkammer 11 angeordnet bzw. mit angegossen sind und mit 23 der brennerseitige Kondensatstaubord.

Gemäß F i g. 1 ist der Graugußkörper 2 insgesamt kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Anlagekanten 30 der Stege für die lose einzusetzende Hülse 7, die bspw. aus Edelstahl besteht, in einer zylindrischen Ebene verlaufen. Um das sich unvermeidbar bildende Kondensat, wenn der Heizungskesse! mit gleitender Temperatur gefahren wird, nicht an die Dichtungen 34 für die Verschlüsse 33 gelangen zu lassen, sie sonst zerfressen werden könnten, sind bei dieser Ausführungsform Kondensatstauborde 23 und 23' an den Enden des die Einbaueinheit bildenden Graugußkörpers 2 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 beaufschlagten Teil des Heizungskessels gelangt.

Gemäß Fig.3 sind auch die Anlagekanten 30' der Stege 9 parallel zur konischen Innenfläche 5 verlaufend ausgebildet. Gleiches gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4, bei der der Graugußkörper insgesamt, wie erkennbar, glockenförmig gegossen ist, also mit rückwärtig angegossenem Verschluß 33', der auch gleichzeitig einen Abgasstutzen 24' aufweist.

Die Verbindung der Einbaueinheit bzw. des Graugußkörpers 2 mit dem Wassermantel 25 erfolgt gemäß Fig. 1 ohne jeglichen Schweißarbeitsaufwand, der bei der Kombination von Stahlblech/Grauguß belrächtlich und nicht immer mit Sicherhei; fiüssigkcitsdicht zu halten wäre, wenn man die unterschiedlichen Wärmespannungen berücksichtigt.

Zu diesem Zweck ist der Graugußkörper 2 außenseitig mit bearbeiteten Flächen 25' und mit Ringbunden 28 versehen, wobei die Vorder- und Rückwand 3, 4 mit ihren Ringbundabkröpfungen 26 bis zum Anschlag an die Ringbunde 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 Innenflächen 5 am Graugußkörper 2.

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

Um die sich durch die Anbringung der Verschlüsse 33 erhebenden Belastungen nicht in den Wassermantel 25 einleiten zu müssen, ist der Graugußkörper 2 mit entsprechenden Angüssen 32, 32' (Fig. I, 2) versehen, wodurch die Einbaucinhcit 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 abgekröpftc Öffnungsrand 26' etwas konisch gehalten ist und ebenso die bearbeitete Fläche 25', vor der ein kleiner Ringbund 25" und dahinter noch eine kleine Nut angeordnet sein kann.

Der Außendurchmesser des Ringbundes 25" liegt etwa zwischen dem Größt- und Kleinstdurchmesser des abgekröpften Öffnungsrandes 26' der Rückwand 4. Beim Aufpressen schnappt das engere Ende des abgekröpften Öffnungsrandes 26' über den Ringbund 25", nimmt eine Vcrraslungsstellung im Sinne der F i g. 7 ein und ist damit zusätzlich gegen den Innendruck gesichert. Sollten wirklich einmal Undichtigkeiten auftreten, so läßt sich eine solche Stelle mittels einer geeigneten Bandage absichern.

Die Einbaueinheit aus Guß könnte im Querschnitt ovalförmig, d. h. im Sinne eines Langlochquerschnittes 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).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem Wassermantel aus Stahlblech und einer zylindrischen Kammer, in der eine Brennkammer, eine Umlenkkammer und Heizgaszüge vorgesehen sind, die am Umfang der Brennkammer angeordnet und mit einer Rauchgassammelkammer mit Rauchgasstutzen verbunden sind, wobei die zylindrische Kammer als dünnwandiger, in kondensatkritischen Bereichen spanabhebend unbearbeiteter, an sich bekannter Graugußkörper ausgebildet ist, der die vordere und hintere Stirnwand des Wassermantels, die mit aufgebogenen Öffnungsrändern auf der zylindrischen Kammer aufgeschrumpft sind, flüssigkeitsdicht durchgreift und auf dessen Innenfläche im Bereich der Brennkammer radial nach innen gerichtete, eine Hülse der Brennkammer tragende und die Heizgaszüge seitlich begrenzende Stege in an sich bekannter Weise angegossen sind, die mit maximal gleicher Höhe auch in der Umlenk- und Rauchgassammeikammer angeordnet sind nach Patent2645717, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Einbaueinheit bildende Kammer (1) mindestens über einen Teil ihrer Länge als schlanker, zur Abgasseite konvergierender Kegelstumpf ausgebildet und mindestens im unteren Vorderwandbereich (22) mit einem Kondensatstaubord (123) versehen ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagekanten (30) der Stege (9) für die Auflage der Hülse (7) entsprechend konisch verlaufend und die Hülse (7) entsprechend kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Graugußkörper (2) glockenförmig mit abgasseitig bis auf den Abgasstutzen (24) geschlossener Wand ausgebildet ist.

4. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Graugußkörper (2) im Bereich der Vorder- und Rückwand (3, 4) des Wassermantels (25) außenseitig mit bearbeiteten Flächen (25') versehen ist, auf die die Vorder- und Rückwand (3,4) mit Ringbunidabkröpfungen (26) im Preßsitz aufgezogen sind.

5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Rückwand (3, 4) unter Einschluß von Gleit- und Dichtungsmittel (27), wie wärme- und flüssigkeitsbeständiger Kitt oder dergl, auf den Graugußkörper (2) aufgezogen sind.

6. Heizungskessel nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daG< am Graugußkörper (2) als Anschlag für die Vorder- und Rückwand (3, 4) dienende Ringbunde (28) angeordnet sind.

7. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Graugußkörper (2) mit Ringflanschbunden (29) versehen und mit den Vorder- und Rückwänden (3, 4) des Wassermantels (25) flüssigkeitsdicht, aber lösbar verbunden ist.

8. Heizungskessel nach Anspruch 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagekanten (30) der Stege (9) für die Auflage der Hülse (7) von der Brennkammerachse (31) durchgehend denselben Abstand aufweisen.

9. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Graugußkörper (2) mindestens brennerseitig mit der Befestigung von Verschlüssen (33) für die Einbaueinheit dienenden Angüssen (32,32') versehen ist

10. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekröpfte Öffnungsrand (26') und seine bearbeitete Fläche (25') schwach konisch ausgebildet und vor der Fläche (25') ein kleiner Ringbund (25") angeordnet ist, dessen Außendurchmesser etwa zwischen dem Größt- und KJeinstdurchmesser des abgekröpften öffnungsran des (26') liegt

11. Heizungskessel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Aufpreßrichtung hinter dem Ringbund (25") eine kleine, umlaufende Nut angeordnet ist.

12. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinheit im Querschnitt ovalfönnig ausgebildet ist