DE3225762C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gemäß Oberbe­ griff des Hauptanspruches.

Ein derartiger Heizkessel ist nach dem DE-GM 82 09 996 bekannt. Abgesehen von einer Ausführungsform dieses vorbekannten Heizkessels mit einem bügelartigen Besatz der Feuerrauminnenwand, ist bei diesem Kessel auch eine Ausbildungsform vorgesehen, bei der mit einem Basissteg zusammenhängende Bügel in Form eines U-Profiles mit ih­ rem Basissteg auf der Innenwand beabstandet zueinander aufgesetzt sind. Ähnlich ausgebildete Heizkessel erge­ ben sich nach der CH-PS 4 85 182 und dem GB-PS 5 62 435 und 6 68 517. Sofern beim Gegenstand nach der CH-PS drei Profile nicht als offene Profile mit ihren freien Enden auf die Innenfläche der Brennkammerwand aufgesetzt sind, erfolgt bei diesem vorbekannten Heizkessel die Zugausbildung durch weitgehend geschlossene Hohlpro­ file, die aneinandergereiht und an ihren Stoßstellen zusammengeschweißt sind.

Beim senkrecht stehenden Gasheizkessel nach der GB-PS 5 62 435 sind die sich nur über die etwa halbe Länge des Brennschachtes erstreckenden Rippen in Form von beab­ standet zueinander angeordneten U-Profilen vorgesehen, deren freie Enden in den Schacht ragen, wie dies auch beim Heizkessel nach der GB-PS 6 68 517 der Fall ist, bei dem die Innenverrippung aus aneinandergereihten Winkelprofilen gebildet sind.

Soweit derartige Heizkessel im Bereich der Feuerraum­ wand zweilagig ausgebildet sind, wie dies bei den Kes­ seln nach den GB-PS 6 68 517 und 5 62 435 der Fall ist, haben sich diese gut bewährt und auf dem Markt eingeführt, können mit soge­ nannter gleitender Temperatur gefahren werden und wer­ den deshalb als Niedertemperaturkessel bezeichnet. Der­ art "kondensatsichere" Heizkessel sind in modernster Ausführung mit einer Korrosionsschutzeinlage versehen, die aus einem Gußkörper besteht, welcher in den rohr­ förmigen Einsatz aus Stahlblech eingepreßt bzw. einge­ schrumpft ist. Wie sich gezeigt hat, haben derartige Heizungskessel nach oben eine deutliche Leistungs­ grenze, d. h., der Rohrzug bzw. insbesondere der einge­ paßte Gußeinsatz lassen sich wirtschaftlich nur bis zu einem maximalen Durchmesser herstellen und, wenn dieser überschritten wird, ergibt sich ein Mißverhältnis zwi­ schen den Zugheizflächen (Nachschaltheizflächen) und dem Brennkammervolumen. Diese Grenzen liegen in der Größenordnung zwischn etwa 40-60 cm des Feuerraum­ durchmessers.

Will man also einerseits das Bauprinzip der eingangs genannten Art beibehalten, andererseits aber konstruk­ tionsbedingte Leistungsgrenzen und damit Größenabmes­ sungen überschreiten, so verlangt dies das Beschreiten anderer Wege.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die­ ses Problem zu lösen, d. h., es soll ein Heizkessel der eingangs genannten Art dahingehend verbessert werden, daß unter Berücksichtigung der Korrosionsschutzbedürf­ nisse der Zielsetzung, solche Heizkessel auch als Nie­ dertemperaturkessel mit gleitender Temperatur bei höhe­ ren Leistungsbereichen betreiben zu können, Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung sind die Längs­ rippenprofile einerseits zur Ausbildung der Heizgaszüge herangezogen, andererseits bilden aber deren Basisstege gleichzeitig, da dicht an dicht aneinander angeordnet, eine praktisch kondensatsichere Doppelwand im Rohr, wo­ bei, was noch näher erläutert wird, ein gezielt dosier­ ter Wärmeübergang zum Rohr erfolgt, was bei Anfahrvor­ gängen des Kessels die Wirkung hat, daß sich die zur Abzugsseite hin liegenden Bleche wegen des dort gerin­ geren Wärmeüberganges schneller aufwärmen können, wo­ durch einem Kondensatanfall entgegengewirkt bzw. dieser weitgehend unterbunden wird. Da bei dieser Lösung nur Bleche zu verarbeiten sind, können mit dieser auch größervolumige Kessel der eingangs genannten Art in dieser Weise ausgebildet werden. Die Anbringung der Längsrippenprofile ist denkbar einfach, da diese, mit ihren freien Schenkeln zunächst nicht zusammengebogen, mit ihren Basisstegen unmittelbar nebeneinander auf den noch planen Blechzuschnitt des Rohres aufgelegt und an ihren Basisstegen angeschweißt werden. Danach werden jeweils die Schenkel eines Profils aufeinander zu zu­ sammengedrückt, was mit einem geeigneten keilförmigen Werkzeug erfolgt, das zwischen die freien Schenkel zweier benachbarter Profile eingedrückt wird.

Obgleich die Übergangsbereiche der freien Schenkel zu den Basisstegen praktisch dicht nebeneinanderliegen, können ggf. im gebildeten Zwickel zwischen den Schen­ keln zweier benachbarter Profile Längsschweißnähte ver­ legt werden. Bei diesem Herstellungsvorgang (nach An­ bringung der Profile wird der Blechzuschnitt zu einem Rohr gerundet und mit einer Längsschweißnaht geschlos­ sen) entsteht rings um die später einzusetzende topfar­ tige Brennkammer eine Vielzahl von Heizgaszügen mit etwa dreieckigen Querschnitten, die jeweils abwechselnd mit ihren basisfernen Spitzen gegen die Brennkammer und gegen das Rohr gerichtet sind.

Derartige Zugquerschnitte sind zwar bspw. nach der DE- AS 15 79 881 und nach der vorerwähnten CH-PS 4 85 182 bekannt, bei diesen derart ausgebildeten Kesseln bilden aber die Basisstege den in das wasserführende Gehäuse einzuschweißenden Rohrzug selbst, d. h., diese Profile bilden mit ihren Basisstegen keine Doppelwand wie im vorliegenden Fall und können damit keinen gezielt ange­ setzten Wärmeübergang, von vorn nach hinten abnehmend, bewirken. Da beim Kessel nach der GB-PS 5 62 435 die U- Profile beabstandet zueinander angeordnet sind, bedarf es dort, um Kondensatsicherheit zu erreichen, einer doppellagigen Schachtwand, während beim Kessel nach der GB-PS 6 68 517 bei entsprechender Längsprofilanzahl nur halb soviel an freier Rippenfläche unterzubringen ist.

Der erfindungsgemäße Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Heizkessel im Bereich der Heizgaszüge;

Fig. 2 einen Blechzuschnitt für die Längsprofile;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Heizkessel;

Fig. 4 im Schnitt die Längsprofile nach Anbringung auf dem noch planen, später das Rohr bildenden Blechzuschnitt und

Fig. 5 im Schnitt die Längsprofile gemäß Fig. 4 nach ihrer Verformung.

Der Heizkessel besteht gemäß Fig. 3 in an sich bekann­ ter Weise aus einem wasserführenden Gehäuse 15, dessen Vorder- und Rückwand 16, 17 flüssigkeitsdicht vom Rohr 4 durchgriffen werden, wobei die überstehenden Enden mit Deckeln oder Türen 18, 19 verschlossen sind. Der hintere Deckel 19 ist mit einem Rauchgasabzugsstutzen 14 versehen. Im Rohr 4 ist brennerseitig (Brenner nicht dargestellt) die Umlenkkammer 11 angeordnet. Im Freiraum zwischen den Heizgaszügen sitzt die topfartige Brennkammer 12 und dahinter befindet sich die Rauchgas­ sammelkammer 13.

Dieser Kesselaufbau ist nicht unbedingt zwingend, ge­ nausowenig wie die Brennkammer 12 zylindrisch sein muß und die Heizgaszüge 8 im Ringverband angeordnet sein müssen. Gegebenenfalls können hinter der Brennkammer 12 bzw. den Heizgaszügen 8 zusätzliche Nachschaltheizflächen ange­ ordnet werden.

Die Blechzuschnitte für die U-förmigen Längsrippenprofile 1 sehen vor der Verformung zu U-Profilen so aus, wie aus Fig. 2 erkennbar. Die seitlichen Schlitze dienen zum Ausgleich von Wärmedehnungen, sind aber nicht unbedingt erforderlich. Nach Hochkanten der die freien Schenkel 5 bildenden Flächen werden die so gebildeten Längsrippenprofile 1 im Sinne der Fig. 4 auf den später das Rohr 4 bildenden, noch planen oder schwach vorgewölbten Blechzuschnitt dicht nebeneinander aufgelegt und im Bereich der Längs­ schweißschlitze 9 mit dem Blechzuschnitt verschweißt.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, nimmt die Länge dieser Schlitze nach hinten ab, während ihre Distanz zueinan­ der zunimmt, d. h., es entstehen in Verbindung mit dem Blechzuschnitt Wärmeleitbrücken unterschiedlicher Größe.

Nun wird zwischen die freien Schenkel 5 jeweils zweier benachbarter Längsrippenprofile 1 ein keilförmiges Werkzeug (als Dreieck vereinfacht dargestellt) eingedrückt, so daß sich danach die Längsrippenprofile 1 im Querschnitt wie aus Fig. 5 bzw. Fig. 1 ersichtlich darstellen. Wie erwähnt, können in den sich bildenden Zwickeln 20 (Fig. 5) zusätzlich Längsschweißnähte verlegt werden.

Vorteilhaft kann am hinteren Ende 4′ des Rohres 4 eine ringförmige Schale 10 entweder ganz oder, wie darge­ stellt, zum Teil frei herausragend im Bereich der Rauchgassammelkammer 13 angeordnet werden, für die aber wesentlich ist, daß diese mit ihrem inneren Rand mit den Profilen 1 verschweißt wird, um einen Wärmefluß aus den Profilen in die Schale 10 zu gewährleisten, so daß sich auch diese schnell aufheizen kann.

Unter der Angabe "in Teilbereichen wärmeleitend verbun­ den" ist einmal die vorbeschriebene Schlitzschweißver­ bindung zu verstehen, zum anderen ist es aber auch mög­ lich, und dies wird auch wegen des wesentlich geringe­ ren Aufwandes bevorzugt, die Basisstege 2 mit bspw. ei­ ner Wolframelektrode (d. h. ohne Zufuhr von Zusatz­ schweißwerkstoff) anzuschweißen bzw. anzuschmelzen.

Die Anbringung von Längsschweißschlitzen 9 unterschiedlicher Größe und Distanz entfällt dabei, und die Anheftung ge­ schieht dabei in der Weise, daß der Heftbereich bzw. die sich ergebende Wärmeleitbrücke von vorn nach hinten schmaler bzw. geringer wird.

Dies läßt sich ohne weiteres und einfach durch entspre­ chend geregelte Stromzufuhr zur Elektrode bewerkstelli­ gen, wobei ggf. auch die Möglichkeit besteht, die Schweiß- bzw. Heftnaht im Sinne der unterschiedlichen Distanzen der Längsschweißschlitze 9 gemäß Fig. 2 zu unterbrechen.

Claims (5)

1. Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus einem wasserführenden Gehäu­ se, in dem flüssigkeitsdicht, die Vorder- und Rückwand des Gehäuses durchgreifend, ein Rohr angeordnet und die­ ses an seinen herausragenden Enden mit Verschlußdeckeln versehen ist, wobei auf der Innenumfangsfläche des Rohres wäremeübertragungsflächenvergrößende U-förmige Längsrippenprofile mit an der Innenumfangsfläche verschweißbaren Basisstegen und im Freiraum zwischen den Längsrippenprofilen eine topfförmige Brennkammer angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1.1 dicht an dicht sitzende Anordnung der Längsrippen­ profile (1);
• 1.2 die freien Schenkel (5) jedes Längsrippenprofils (1) sind der­ art aufeinander zu gerichtet angewinkelt, daß die Querschnitte (7) der dadurch gebildeten Heizgas­ züge (8) sowohl zwischen den Schenkeln (5) eines Längsrippenpro­ files (1) als auch zwischen den Schenkeln (5) zweier be­ nachbarter Längsrippenprofile (1) etwa dreieckig sind;
• 1.3 die Wärmeleitbrücken bildende Verschweißung der Basisstege (2) nimmt bezüglich der Länge der Wärme­ leitbrücken zur Abzugsseite hin ab.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, wobei die Basisstege der Längsrippenprofile mit Längsschweißschlitzen zur Ausbildung der Wärmeleitbrücken versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Längsschweißschlitze (9) zur Abzugs­ seite hin abnimmt und deren Abstand zur Abzugs­ seite hin größer werdend ausgebildet ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Schenkel (5) zweier benachbarter Längsrippenprofile (1) im Bereich des von ihnen gebildeten Zwickels (20) durch Längsschweißnähte miteinander verbunden sind.

4. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstege (2) mit dem Rohr (4) durch schweiß­ materialzusatzfreie Schweißanheftung unter Ausbildung von vorn nach hinten abnehmenden Wärmeleitbrücken verbunden sind.

5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitbrücken mit Heftunterbrechungen versehen sind.