DE3310072A1

DE3310072A1 - Heizgaszugausbildung an heizungskesseln

Info

Publication number: DE3310072A1
Application number: DE3310072A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1983-03-21
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE3310072C2; DE3474716D1; EP0120435A2; EP0120435B1; EP0120435A3; ATE38091T1

Description

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Heizgaazugausbildung an Heizungske8Beln

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Die Erfindung betrifft die Heizgaazugausbildung an Heizungakeaseln gemäß Oberbegriff des Hauptanapruches;

Derartige Heizgaazugauabildungen an Heizungskeaaeln sind allgemein bekannt_;und damit ausgestattete Heizungskessel haben sich gut bewährt und auf dem Markt eingeführt. Solche Heizungskessel uerden heute mit sogenannt gleitender Temperatur ■ gefahren und uerden deshalb als Niedertemperaturkessel bezeichnet.

Dieae Heizungskessel sind in modernster Ausführung sogar ganz abschaltbar und mit einer Korroaionsschutzeinlage versehen, die aus einem GuBkörper besteht, welcher in den rohrförmigen Einsatz aus Stahlblech eingepreßt bzui. eingeschrumpft ist. üJie sich gezeigt hat, haben derartige Heizungskessel nach oben eine deutliche Leistungsgrenze, d.h., der Rohrzug bzw. insbesondere der eingepaßte Gußeinsatz lassen sich wirtschaftlich nur bis zu einem maximalen Durchmesser herstellen und, ωεηη dieser überschritten wird, ergibt sich ein MiB-verhMltnis zwischen den Zugheizflochen (WachschaltheizflMchen) und dem Brennkammervolumen.

Diese Grenzen liegen in der Größenordnung zwischen etwa ^o - 60 cm dea Durchmeasers und bezüglich der Leistung bei etwa 25 - 35 ooa kcal.

Ulli man also einerseits das Bauprinzip der eingangs genannten Art beibehalten, andererseits aber konstruktionsbedingte Leistungsgrenzen und damit Größenabmessungen überschreiten, so verlangt dies das Beschreiten anderer Uege insbesondere uas die Ausbildung der Heizgaszüge betrifft.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen, d.h., es soll eine Heizgaszugausbildung der eingangs genannten Art dahingehend verbessert werden, daß unter Berücksichtigung der Korrosionsschutzbedürfnisse der Zielsetzung, solche Heizungskessel auch als Niedertemperaturkessel mit gleitender Temperatur bei höheren Leistungsbereichen betreiben zu können, Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einer Heizgaszugausbildung der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den UnteranBprüchen. Obgleich AnIaB für diese Ausbildung die vorerwähnten Grenzen waren, soll dies nicht ausschließen, daß das erfindungsgemäße Lösungsprinzip

nicht auch für Heizungskessel mit kleineren Leietungsbereichen zur Anwendung kommen kann.

Das erfindungsgemäße Ausbildungsprinzip ist auch nicht nur fur Züge anwendbar, die nur eine wassergekühlte
Uand haben, sondern auch für solche, die gegenüberliegend wassergekühlte UIMnde aufweisen.

_r. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung sind die U-Pro-

file einerseits zur Ausbildung der Heizgaszüge herangezogen, andererseits bilden aber deren Basisstege gleichzeitig, da dicht an dicht aneinander angeordnet, eine
weitgehend kondensatverhindernde Doppelwand an der wasserführenden Zugwand, wobei, was noch näher erläutert

wird, ein gezielt dosierter Wärmeübergang zur \ύα.ηύ er-

aber auch im Betrieb insbesondere im Niedertemperaturbereic folgt, was bei AnfahrvorgängenTbes Kessels die Wirkung hat, daß sich die zur Abzugseite hin liegenden Bereiche wegen des dort geringeren Wärmeüberganges schneller aufwärmen können, wodurch einem Kondensatanfall entgegengewirkt bzw. dieser weitgehend unterbunden wird.

Da bei dieser Lösung nur Profilstreifen zu verarbeiten sind, können mit dieser ,auch gröBervolumige Kessel der erwähnten Art in dieser Weise ausgebildet werden.

Die Anbringung der Profile ist denkbar einfach, da die-· se,von bestimmten Ausführungsformen abgesehen, mit ihren Basisstegsn unmittelbar nebeneinander auf die zu _^_ bestückende Zugwand . aufgelegt und an ihren
BasiBBtegen angeschweißt werden.

Danach werden bsi einer bestimmten Ausführungsform jeweils die Schenkel eines Profiles aufeinander zusammengedrückt, was mit einem geeigneten keilförmigen Werkzeug erfolgt, das zwischen die freien Schenkel zweier benachbarter Profile eingedrückt wird, wobei ggf. auch dafür Sorge getragen werden kann, daß die sich ergebenden ZugkanSle zur Abzugseite hin in Anpassung an das abnehmende Gasvolumen verengen.

Bei diesem Herstellungsvorgang (nach Anbringung der Profile wird die Zugwand zu einem Rohr oder Teilrohr gerundet und mit einer Längsschweißnaht geschlossen) entsteht rings.um die später einzusetzende tapfartige Brennkammer eine Vielzahl von Heizgaszügen mit etwa dreieckigen Querschnitten, die jeweils abwechselnd mit ihren basisfernen Spitzen gegen die Brennkammer und gegen die Wandgerichtet sind.

Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip läßt sich jedoch noch, insbesondere was die Ausbildung von im Querschnitt u-förmigen Zugkanälen betrifft, durch mehrere . Ausführungsvarianten im Sinne der Unteransprüche 3 bis 12 verwirklichen.

Die erfindungsgemäße Heizgaszugausbildung Und deren verschiedene AusfUhrungsmöglichkeiten werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung van Ausführungsbeispielen näher erläutert.

zeigt schematisch Fig. 1 einen Querschnitt durcheinenHeizungskeasel allerdings nur beispielhafter Art;

Fig. 2 einen Blechzuschnitt für die U-Profile; Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel;
r

Fig. k im Schnitt die U-Profile nach Anbringung

auf dem noch planen, apMter das Rohr bildenden Blechzuschnitt;

Fig. 5 im Schnitt die U-Prcfile gemSß Fig. k nach ihrer Verformung;

Fig. 6 eine besondere Ausführungsform hinsichtlich der Zurichtung der U-Prafile gemMB Fig. 5 in Draufaicht und

Fig. 7 - 11 im Schnitt besondere und bevorzugte Ausf" führungaformen der Profile und ihrer

gegenseitigen Zuordnung an allein oder beidseitig wasserführenden Zugwänden·

Der Heizungskessel gemäß Fig. 3 ist nur ein Beispiel und besteht in an sich bekannter üleise aus einem wasserführenden Gehäuse 22 dessen Vorder- und Rückwand 23,2*t flüssigkeitsdicht von der rohrförmigen biand 3 durchgriffen werden, wobei die überstehenden Enden mit

- Io -

Deckeln oder Türen verschlossen sind. Der hintere Deckel 25 ist mit einem Rauchgasabzugsstutzen 26 versehen. Im von der Wand gebildeten Rohr ist brennerseitig (Brenner nicht dargestellt) die Umlenkkam-, mer 27 angeordnet. Im Freiraum zwischen den Heizgaszügen 8 sitzt die tapfartige Brennkammer '28, und dahinter befindet sich die Rauchgassammeikammer 23*.

Dieser Kesselaufbau ist nicht unbedingt zwingend, genausowenig wie die Brennkammer 28 zylindrisch sein muß und die Heizgaszüge 8 im Ringverband angeordnet sein müssen. Ggf. können hinter der Brennkammer 28 bzw. den Heizgaszügen 8 zusätzliche Nachschaltheizflächen angeordnet werden. Ferner können auch die Wände der Brennkammer als wasserführende Doppelwände ausgebildet sein, deren Innenraum mit dem anderen Innenraum des Gehäuses 22 in geeigneter Weise verbunden ist. Dies wäre der Fall, bei dem die Heizgaszüge 8 beidseitig von wassergekühlten Wänden 3,5'begrenzt werden.

Die Blechzuschnitte für die Rippenprofile 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.

- li -

Nach Hochkanten der die freien Schenkel 29 bildenden Flächen werden die so gebildeten Profile im Sinne der Fig. U auf die später das Rohr bildende, noch planen oder schwach vorgewölbten Blechzuschnitt der tu and 3 dicht nebeneinander aufgelegt und im Bereich der LängsschweiBechlitze 16 mit der Wand verschweißt.

bile aus Fig. 2 erkennbar, nimmt die Länge dieser Schlitze 16 nach hinten ab, während ihre Distanz zueinander zunimmt, d.h., es entstehen in Verbindung mit dem Blechzuschnitt (liärmeleitbrQcken 5 unterschiedlicher Größe. Dies gilt auch für alle noch nachfolgend zu beschreibenden AusfQhrungabeispiele.

Nun wird zwischen die freien Schenkel 9 jeweils zweier benachbarter Profile 1 ein keilförmiges Werkzeug (als Dreieck vereinfacht dargestellt) eingedrückt, so daß sich danach die Profile im Querschnitt, wie aus Fig. 5 bzw. Fig. 1 ersichtlich, darstellen. Ggf. können in den sich bildenden Zwickeln 3o'(Fig. 5) zusätzlich Längsschweißnähte verlegt werden. Ferner ist es möglich, die Abwinkelung der Schenkel im Sinne der Fig. 6 vorzunehmen.

Vorteilhaft kann am hinteren Ende des Rohres eine ringförmige Schale 3o entweder ganz oder, wie dargestellt, zum Teil frei herausragend im Bereich der

Rauchgassammeikammer 28¹ angeordnet werden, für die aber uieeentlich ist, daß diese mit ihrem inneren Rand mit den Profilen 1 verschweißt wird, um einen IdSrmefluß aus den Profilen in die Schale 3o zu gewShrleisten, so daß sich auch diese schnell aufheizen kann.

Unter der Angabe "in Teilbereichen wärmeleitend verbunden" ist einmal die vorbeschriebene Schlitzschweißverbindung zu verstehen, zum anderen ist es aber auch möglich, und dies uiird auch wegen des wesentlich geringeren Aufwandes bevorzugt, die Basisstege 2 mit bspu. einer üJolframelektrode (d.h. ohne Zufuhr von ZusatzschweiBuierkstoff) anzuschweißen bzw. anzuschmelzen.

Die Anbringung von Schlitzen 16 unterschiedlicher Größe und Distanz kann dabei entfallen, und die Anheftung geschieht dabei in der blei se, daß der Heftbereich bzw. die eich ergebende ülSrmeleitbrücke 5 von vorn nach hinten schmaler bzw. geringer wird.

Dies läßt sich ohne weiteres und einfach durch entsprechend geregelte Stromzufuhr zur Elektrode bewerkstelligen, wobei ggf. auch die Möglichkeit besteht, die Schweiß- bzw. Heftnaht im Sinne der unterschiedlichen Distanzen der Schlitze gemäß Fig. 2 zu unterbrechen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7-11 werden nunmehr die bevorzugten Ausführungsfarmen beschrieben.

Gemäß Fig. 7 werden hier die im Querschnitt u-förmigen Strömungskanäle des Heizgaszuges durch rechtwinklige Profile Io gebildet, d.h. zwei benachbarte Profile Io ergänzen sich jeweils zu einem U-Profil. Gleiches gilt for die T-förmigen Profile 11 gemäß Fig. 11.

Gemäß Fig. 8 können aber auch U-Profile 1 mit Abstand zueinander angeordnet werden, wobei die frei bleibenden Flächen der iiiand 3 mit entsprechend breiten Zwischenstegen 12 abgedeckt werden, um das Doppelwandprinzip in allen Flächenbereichen aufrecht zu erhalten.

Bei den Profilen gemäß Fig. 7,8 werden vorteilhaft beim Pressen der Profile in den Übergangsbereichen 13 der Schenkel 9 zu den Basisstegen 2 Profilkröpfungen Ik vorgesehen, die zur Aufnahme der AnschluBränder 15 benachbart angeordneter Basisstege 2 bzw. der Zwischenstege 12 dienen.

Dies ist vorteilhaft, um ein Hochwölben beim SchweiS-sen der Basisstege 2 bzw. der Zwischenstege 12 zu verhindern.

Die Schenkel 9 bzw. Rippen der Profile 1,1ο,11 können, ωΐε in Fig. 7 angedeutet, in Abständen mit
fahnenartigen Ausb^iegungen 19 versehen werden. Mit 3" ist in diesen Fig. 7,8 übrigens die üiand der in
diesem Fall nicht umssergekühlten Brennkammer 28
bezeichnet.

LJenn die Brennkammer im Gegensatz zu Fig. 3 eine
uassergekühlte Wand hat, ao entsteht (derartige Kes sel sind bekannt) auch eine wassergekühlte zusätzli che Wand 3' für den Heizgaszug (Fig. 9), in dem nun die beschriebenen Profile an beiden ülMnden 3,3'
nach dem gleichen Prinzip angeordnet und festgelegt uierden.

Je nach freiem Querschnitt eines derartigen Zuges
und je nach Länge der Schenkel 9 kann die Anordnung derart erfolgen, daß die LängsrMnder 17 der sich
gegenüberstehenden Profile Ι,Ια,ΙΙ etwa in der glei chen Zuiischenebene enden oder etwas in den Zwischen raum 18 der jeweils anderen Profile einragen.

Vorteilhaft wird jedoch eine Anordnung gemäß Fig. 9 derart ge,wählt, daß die Längsränder 17 dicht über
den geschweißten Stellen der üJärmeleitbrücke 5 verlaufen.

bziü. generell bei Betrieb im Niedertemperaturbereich Da sich diese Längskantm 17 beim Lüiederanfahren^es Kessels sehr schnell aufheizen, jedenfalls wesentlich schneller als die der Höhlung unterliegenden üJärmeleitbrücken, kann sich die Aufheizung der LMngskanten 17 via Strahlung auch auf etwa an den Idörmeleitbrükken gebildetes Kondensat auswirken, so daß dieses schnei ler verdampft.

üJie aus Fig. Io erkennbar, können auch mehrere Schenkel 9 einen gemeinsamen Basissteg 2 haben, und das Ganze bspw. auch als Strangpreßprofil mit geeigneter Wandstärke ausgebildet sein.

In den Fig. 7 bis 11 iBt die Zugausbildung in gerader Erstreckung dargestellt, die je nach den konstruktiven Gegebenheiten am Heizkessel selbstverständlich auch in dieser Form zur Anwendung kommen kann.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß Züge In dieser Ausbildung orientiert an modernen Heizkesselkonstruktionen in der Regel mehr oder weniger stark gekrümmte üJände 3 bzw. 3' aufweisen, d.h., die gezeigten Ausführungsbeispiele gelten auch für solche gekrümmten Flächen.

üJeaentlicher Gesichtspunkt bei der ganzen Heizgaszugausbildung, uiie beschrieben, ist also zusammenfassend gewissermaßen eine Trockenlegung heizgasführender Bereiche dahingehend, daß weitgehend eine Kondensatbildung verhindert wird, andererseits aber dafür gesorgt ißt, daß etuiaige KondensatniederschlSge beim Wiederanläufen des Kessels schnellstmöglich verdampft werden.

Mit derartigen Zugausbildungen versehene und über IMngere Zeitspanne betriebene Versuchskessel haben gezeigt, daß diese Forderungen absolut zufriedenstellend erfüllt uerden.

Es sei ferner abschließend darauf hingewiesen, daß die Verwendung der beschriebenen Zugausbildungen nicht allein auf Züge in Heizkesseln beschränkt 1st, worauf der Einfachheit halber abgestellt wurde, sondern daß diese auch in Wärmetauschern (gas/flüssig) zur Anwendung kommen können, bei denen einer Kondensatbildung Rechnung getragen werden muß, d.h., insbesondere Wärmetauschern, die in Form von separat einem Heizkessel nachgeordneten Geräten zum Einsatz kommen. Ferner ist die Zugausbildung auch nicht auf wärmetechnische Geräte zum Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschränkt.

- ft-

Claims

(14 7oo)

Patentansprüche:

Heizgaszugausbildungen an Heizkesseln zum Verbrennen flüssiger

oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus mindestens einer wasserführenden Wand, an der den gesamten Zugquerschnitt in Einzelkanäle gliedernd Rippen angeordnet sind, dad urch gekennzeichnet, daß die Rippenprofile (1) als mindestens einsträngig U-förmig ausgebildete Profile ausgebildet und mit ihren Basisstegen (2) die ganze Wand (3) abdeckend angeordnet und in Teilbereichen mit der Wand (3) derart wärmeleitend verbunden sind, daß die Wärmeleitquerschnitte der gebildeten Wärmeleitbrücken (5) zur Abzugsseite des Kessels hin abnehmen.
2. Ausbildung nach Anspruch 1, dad urch g ekennzeichn e t , daß die freien Schenkel (6) jedes Profils (1) derart aufeinander zu gerichtet angewinkelt sind, daß die Querschnitte (7) der dadurch gebildeten Heizgaszüge (8) sowohl zwischen den Schenkeln

(9) eines Profiles als auch zwischen den Schenkeln (9) zweier benachbarter Profile etwa dreieckig sind.
3. Ausbildung nach Anspruch 1, dad ur c h g ekennzeichn e t, daß die U-förmigen Rippenprofile (1)

durch die Schenkel (9) zweier benachbart angeordneter Rechtwinkel (lo)- oder T-Profjle (11) gebildet sind.
4. Ausbildung nach Anspruch !,dadurch g ekennzeichnet , daß die Basisstege (2) mit ihren beiden Rippen zueinander etwa um die Breite eines Basissteges (2) distanziert voneinander angeordnet und zwischen jeden mit Rippen versehenen Basissteg (2) ein rippenfreier Zwischensteg (12) angeordnet und dieser ebenfalls in Teilbereichen mit abgestuft wirksamen Wärmeleitbrücken (5) mit dem Rohr verbunden ist.
5. Ausbildung nach Anspruch 3 oder 4, d ad ur ch g ekennzeichnet , daß im Übergangsbereich (13) der Rippen zum Basissteg (2) eine Profilkröpfung (14) vorgesehen und in dieser der Anschlußrand (15) des benachbart angeordneten Basissteges (2) bzw. Zwischensteges (12) angeordnet ist.
6. Ausbildung nacheinem der Ansprüche 1 bis 5, dad urch gekennzeichnet , daß mittig in den Basisstegen (2) der Profile (1) Längsschweißschlitze (16) zur Ausbildung der abgestuft wirksamen Wärmeleitbrücken (5) hin abnehmend und deren Abstand zu-, einander größer werdend ausgebildet ist.
7. Ausbildung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6,d ad urch

g ekennze ichnet , daß bei allseitig wassergekühlten Zugwandungen (3) auch die gegenüberliegende Wand (3') mit entsprechenden Rippenprofilen (Ι,Ιο,ΙΙ) und ggf. Zwischenstegen (12) versehen ist.
8. Ausbildung nach Anspruch 7,d adurch g ekennzeichnet , daß die freien Längsränder (17) der gegenüber angeordneten Rippenprofile jeweils in den Zwischenraum (18) der Rippenprofile (1) auf der anderen Seite einragend angeordnet sind.
9. Ausbildung nach Anspruch 8, dadurch g ekennzeichnet , daß die freien Längsränder (17) der in die Zwischenräume (18) der jeweils gegenüberstehenden Rippenprofile (1) eingreifenden Schenkel (9) in unmittelbarer Nähe über den Schweißstellen (5) der Basisstege (2) verlaufend angeordnet sind.
Io.Ausbildung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurc h gekennzeichnet , daß die Rippen der Rippenprofile (Ι,Ιο,ΙΙ) in an sich bekannter Weise mit fahnenartigen Ausbiegungen (19) versehen sind.
11.Ausbildung nach Anspruch 1 und/oder 2, dad urch g ekenn ze ichnet, daß die Anwinkelung der freien Schenkel (9)

gegeneinander von der Anströraseite aus von O⁰ ab zunehmend ausgebildet ist (Fig.6).
12. Ausbildung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung von T-Profilen (11) mindestens an einem Längsrand (2o) des Basissteges (2) zur Ausbildung von abgestuft wirksamen Wärmeleitbrücken (5) Randausnehmungen

(21) vorgesehen sind.
13. Ausbildung nach Anspruch l,d a durch gekennzeichnet , daß die Basisstege (2) mit der Wand (4) durch schweißmaterialzusatzfreie Schweißanheftung unter Ausbildung einer von vorn nach hinten abnehmenden Wärmeleitbrücke (5) verbunden sind.
14. Ausbildung nach Anspruch 13, dadurch g ekennzeichnet , daß die Wärmeleitbrücke (5) mit Heftunterbrechungen versehen ist.