DE3418921C2

DE3418921C2 - Finned tube design for a heating boiler for liquid or gaseous fuels

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Publication number: DE3418921C2
Application number: DE19843418921
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3418921A1

Abstract

Der Heizungskessel ist für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe bestimmt und besteht aus einem wasserführenden Stahlblechgehäuse, das von einem Stahlblechrohr durchgriffen wird, indem hintereinander Einsatzringe mit in Längsrichtung verlaufenden, radial nach innen gerichteten Rippen angeordnet sind. Um die Wärmeübergangsleistung an einem solchen Heizkessel zu verbessern und um ggf. gezielt auf den Wärmeübergang bestimmter Bereiche Einfluß nehmen zu können, sind die Rippen (1) der Einsatzringe (2) mindestens auf einer Seite verlängert über den betreffenden Ringrand (3) ragend ausgebildet. Die Bodenflächen (4) der überragenden Rippenteile (5) sind so bemessen und angeordnet, daß sie in der inneren Umfangsflächenebene (6) der Einsatzringe (2) verlaufend angeordnet sind.The heating boiler is intended for the combustion of liquid or gaseous fuels and consists of a water-bearing sheet steel housing through which a sheet steel pipe penetrates in that insert rings with longitudinally extending, radially inwardly directed ribs are arranged one behind the other. In order to improve the heat transfer capacity of such a boiler and to be able to influence the heat transfer in certain areas, if necessary, the ribs (1) of the insert rings (2) are designed to extend over the relevant ring edge (3) on at least one side. The bottom surfaces (4) of the protruding rib parts (5) are dimensioned and arranged in such a way that they are arranged to run in the inner circumferential surface plane (6) of the insert rings (2).

Description

Rippen (1) der Einsatzringe (2) mindestens auf einer io Verlängerung der Rippen die wärmeaufnehmende Flä-Seite verlängert über dem betreffenden Ringrand (3) ehe jedes Ringes vergrößert, was an sich nur durch eine ragend ausgebildet und die Bodenflächen (4) der
überragenden Rippenteile (5) in der inneren Um-Ribs (1) of the insert rings (2) at least on an io extension of the ribs, the heat-absorbing surface side extends over the relevant ring edge (3) before each ring is enlarged, which is only formed by a protruding and the bottom surfaces (4) of the
protruding rib parts (5) in the inner

fangsflächenebene (6) der Ringe (2) verlaufend angeordnet sind.The catch surface plane (6) of the rings (2) is arranged to run are.

2. Rippenrohrausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Einsatzringen (2) mit überragenden Rippenteilen (5) ein Ring (2") angeordnet ist, dessen Rippen (V) mit einer engere Anordnung der Rippen möglich wäre, die sich aber aus den eingangs erwähnten Gründen nicht ohne weiteres verwirklichen läßt.2. Ribbed tube construction according to claim 1, characterized in that a ring (2 ") is arranged between two insert rings (2) with protruding rib parts (5), the ribs (V) of which would be possible with a closer arrangement of the ribs, but which are made up the reasons mentioned at the beginning cannot be easily realized.

Je nach Breite der Ringe kann der Rippenüberstand durchaus der halben Ringbreite entsprechen. Außerdem kann man bezüglich des ganzen eingesetzten Ringpaketes auch in Betracht ziehen, den jeweils übernächsten Ring normal auszubilden, d. h., an diese Ringe keinenDepending on the width of the rings, the rib overhang can be half the ring width. aside from that can also be taken into account with regard to the entire ring packet used, the next but one To form the ring normally, d. i.e. none of these rings

Länge bemessen sind, die der Breite (B) dieses Rin- 20 Rippenüberstand vorsehen.Length are measured that provide the width (B) of this Rin- 20 rib overhang.

ges entspricht.ges corresponds.

3. Rippenrohrausbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überragenden Rippenteile (5) mit einer Länge bemessen sind, die der halben Breite (Sj des Ringes (2) entspricht.3. finned tube training according to claim 1 or 2, characterized in that the protruding rib parts (5) are dimensioned with a length which corresponds to half the width (Sj of the ring (2)).

4. Rippenrohrausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überragenden Rippenteile (5) mit einer Länge bemessen sind, die der Breitendes Ringes(2)entspricht.4. finned tube training according to claim 1, characterized in that the protruding rib parts (5) are dimensioned with a length that corresponds to the width of the ring (2).

Wie sich gezeigt hat, ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung eine ganz beträchtliche Steigerung der Wärmeiibergangsleistung zu erzielen. Die überragenden Rippenteile müssen bezüglich ihrer Bodenfläche so angelegt und bemessen werden, daß die überstehenden Rippenteile über die innere Umfangsfläche des jeweils benachbarten Rippenringes geschoben werden können.As has been shown, there is a very considerable increase due to the training according to the invention to achieve the heat transfer performance. The outstanding Rib parts must be laid out and dimensioned with regard to their floor area so that the protruding Rib parts are pushed over the inner circumferential surface of the respective adjacent rib ring can.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann außer-The inventive training can also

5. Rippenrohrausbildung nach Anspruch 1, da- 30 dem in Betracht gezogen werden, die Rippen am Einzeldurch gekennzeichnet, daß vor dem mindestens ei- ring ggf. sogar mit etwas größerem Abstand zueinander5. The finned tube formation of claim 1 wherein it is contemplated that the ribs on the individual pass through characterized in that in front of the at least one ring, possibly even with a somewhat greater distance from one another

nen abzugsseitig angeordneten, mit überragenden Rippenteilen (5) versehenen Ring (2'") Ringe (2") mit Rippen (V) angeordnet sind, die in ihrer Länge der Breite (B)dieses Ringes (2") entsprechen.NEN on the trigger side, with protruding rib parts (5) provided with ring (2 '") rings (2") are arranged with ribs (V) , the length of which corresponds to the width (B) of this ring (2 ").

6. Rippenrohrausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der überragenden Rippenteile (5) kleiner bemessen ist als die halbe Breite (Sj der Ringe.6. finned tube training according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length of the protruding rib parts (5) is smaller than half the width (Sj of the rings.

als bisher anzuordnen, da der größere Abstand durch die einragenden Rippenteile des benachbarten Ringes wieder wettgemacht werden kann. Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Maßnahme insbesondere auch für die abzugsseitig angeordneten, also die hinteren Ringe, da diese dann mehr Wärme aufnehmen können. Um dort, d.h. im kondensatkritischen Bereich, die aufgenommene Wärme besser halten zu können, kann minde-to be arranged than before, as the greater distance due to the protruding rib parts of the adjacent ring can be made up for. The measure according to the invention is particularly advantageous for the rings on the fume cupboard side, i.e. the rear rings, as these can then absorb more heat. Around there, i.e. in the condensate-critical area, to be able to hold the absorbed heat better, can be at least

7. Rippenrohrausbildung nach einem der Ansprü- 40 stens der letzte Ring bzgl. seiner Anlagefläche zum7. finned tube design according to one of claims 40 stens the last ring with respect to. Its contact surface for

ehe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der letzte der in der abzugsseitigen Hälfte des Stahlblechrohres (7) angeordnete Ring (2'") zur Anlagefiäche des Rohres (7) hin mit einer breitflächigen Nutausnehmung (8) versehen ist.before 1 to 6, characterized in that at least the last of the in the trigger-side half of the sheet steel pipe (7) arranged ring (2 '") towards the contact surface of the pipe (7) with a wide area Groove recess (8) is provided.

Stahlblechrohr reduziert werden, was einfach dadurch zu erreichen ist, daß man diese mit einer breitflächigen Nutausnehmung versieht, was noch näher erläutert wird.Sheet steel pipe can be reduced, which can be easily achieved by having this with a wide area Provides groove recess, which will be explained in more detail.

Rippenrohrausbildungen der erfindungsgemäßen Art können sowohl an Heizkesseln für flüssige Brennstoffe mit horizontaler als auch Gasheizkesseln mit vertikaler Orientierung der Brennkammer zum Einsatz kommen. Eine zwingende Beschränkung der erfindungsgemäßen Ringausbildung in Form von Graugußringen besteht nicht, d. h., das erfindungsgemäße Prinzip könnte auch bei Ringen bzw. Ringsegmenten aus bspw. Walzstahlprofilen verwirklicht werden.
Die erfindungsgemäße Rippenrohrausbildung wirdRibbed tube designs of the type according to the invention can be used both on boilers for liquid fuels with horizontal and gas boilers with vertical orientation of the combustion chamber. There is no mandatory restriction of the ring design according to the invention in the form of gray cast iron rings, ie the principle according to the invention could also be implemented with rings or ring segments made of, for example, rolled steel profiles.
The finned tube training according to the invention is

Die Erfindung betrifft die Rippenrohrausbildung für einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to the ribbed tube construction for a heating boiler according to the preamble of the main claim.

Heizungskessel der genannten Art sind nach der DE-PS 29 06 362 bekannt und haben sich sehr gut bewährt. Da die Einsatzringe aus Grauguß bestehen undBoilers of the type mentioned are known from DE-PS 29 06 362 and have proven themselves very well. Since the insert rings are made of gray cast iron and

kernlos ausgeformt werden, kann man den Abstand der 55 nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Rippen zueinander nicht sehr klein anlegen, d. h„ der Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt sche-Wärmeübertragungsleistung sind bei dieser vorbekannten Konstruktion gewisse Grenzen gesetzt. Ein Versatz
der Ringe zueinander derart, daß die Rippen des Folge-are formed without a core, the distance between the 55 below based on the graphic representation of the ribs cannot be made very small, i. h "of the exemplary embodiments explained in more detail. It shows cal heat transfer performance, certain limits are set in this previously known construction. An offset
of the rings to each other in such a way that the ribs of the following

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ringes jeweils auf Lücke der Rippen des davor angeordneten Ringes stehen, ist ebenfalls bekannt und bringt eine gewisse Verbesserung, da dadurch die Heizgasströme in den berippten Zügen aufgespaltet werden.ringes each stand on the gap in the ribs of the ring arranged in front of it, is also known and brings a certain improvement, as this splits up the heating gas flows in the ribbed trains.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrun-The invention is accordingly based on the object

matisch Fig. 1 teilweise im Schnitt und in Teilansicht einen Blick in den heizgasführenden Inraum eines Heizungskessels; matically Fig. 1 partially in section and a partial view View into the interior of a heating boiler carrying hot gas;

F i g. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A gemäß F i g. 1;F i g. 2 shows a view in the direction of arrow A according to FIG. 1;

Fig. 3—6 Draufsichten auf Abwicklungen der innenberippten Wärmeübertragungsflächen und Fig. 7 einen Schnitt durch eine besondere Ausfüh-Fig. 3-6 plan views of developments of the internally ribbed Heat transfer surfaces and FIG. 7 shows a section through a special embodiment

de, eine Rippenrohrausbildung für einen Heizkessel der 65 rungsform.de, a finned tube training for a boiler of the 65 approximate shape.

eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, Wie aus Fig. 1 erkennbar, die lediglich einen Teilab-to improve the type mentioned at the outset, as can be seen from Fig. 1, which is only a partial

daß die Wärmeübergangsleistung noch weiter erhöhtthat the heat transfer capacity increased even further

werden kann.can be.

schnitt des das hier nicht dargestellte Gehäuse des Gcsamtheizkessels durchgreifenden Stahlblechrohres 7Section of the housing, not shown here, of the total boiler penetrating sheet steel pipe 7

dargestellt, sitzen in diesem Wärmeleitkontakt eingepreßt hintereinander mehrere Einzelringe 2, die mit radial nach innen gerichteten Rippen 1 versehen sind. Wie ferner erkennbar, haben diese Rippen 1 eine größere Länge als es der Breite B der Einzelringe entspräche, d. h., die Rippen 1 ragen mit Rippenteüen 5 über die betreffenden Ringränder 3 ihrer Ringe hinaus, wobei die Bodenflächen 4 der übertragenden Rippenteile 5 in der inneren Umfangsflächenebene 6 der Einzelringe 2 verlaufend angeordnet sind. Dies ist notwendig, um die überragenden Rippenteile 5 den jeweils benachbarten Einzelring 2 übergreifen lassen zu können. Mit einem Blick in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1 bietet sich der Heizungskessel im Sinne der F i g. 2 dar.shown, a plurality of individual rings 2, which are provided with radially inwardly directed ribs 1, are pressed one behind the other in this heat-conducting contact. As can also be seen, these ribs 1 have a greater length than would correspond to the width B of the individual rings, that is, the ribs 1 protrude with rib parts 5 over the respective ring edges 3 of their rings, with the bottom surfaces 4 of the transferring rib parts 5 in the inner circumferential plane 6 of the individual rings 2 are arranged to run. This is necessary so that the protruding rib parts 5 can overlap the respective adjacent individual ring 2. With a view in the direction of arrow A according to FIG. 1, the heating boiler in the sense of FIG. 2 represents.

Die F i g. 3 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungs- und Anordnungsmöglichkeiten der Rippen 1 bzw. Rippenteiie 5 in Verbindung mit ihren sie tragenden Einsatzringen 2 bzw. 2', 2", 2'". Nach F i g. 4 ist es bspw. möglich, zwischen zwei Einsatzringen 2 mit überragenden Rippenteüen 5 einen Ring 2" anzuordjen, dessen Rippen Γ mit einer Länge bemessen sind, die der Breite B dieses Ringes entspricht. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 beträgt die Länge der überragenden Rippenteile 5 nur einen Bruchteil der Breite B der Ringe, die insgesamt natürlich so einander zugeordnet sind, daß die Rippen 1 benachbarter Ringe jeweils auf Lücke zueinander stehen. Im Gegensatz dazu sind bei der Ausführungsform nach Fig.5 die überragenden Rippenteile 5 mit einer Länge bemessen, die der halben Breite B des Ringes 2 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich, wie dargestellt, durchlaufende Rippenzüge Bei einer Ringbreite von bspw. 10 bis 15 cm ist dies gußtechnisch ohne weiteres machbar. Im übrigen wäre es bei dieser Ausführungsform auch möglich, die Ringe entsprechend zu versetzen, so daß auch hierbei die Rippen I benachbarter Ringe auf Lücke stehen, wodurch eine noch stärkere Verwirbelung bzw. Aufteilung der Heizgasströme erreicht wird.The F i g. 3 to 6 show various design and arrangement options for the ribs 1 or rib parts 5 in conjunction with their insert rings 2 or 2 ', 2 ", 2'" that carry them. According to FIG. 4 it is possible, for example, to arrange a ring 2 ″ between two insert rings 2 with protruding rib parts 5, the ribs Γ of which are dimensioned with a length that corresponds to the width B of this ring. In the embodiment according to FIG. 3, the length is of the protruding rib parts 5 are only a fraction of the width B of the rings, which are naturally assigned to one another in such a way that the ribs 1 of adjacent rings are each spaced apart Length corresponding to half the width B of the ring 2. In this embodiment, as shown, continuous ribs result with a ring width of 10 to 15 cm, for example, this is easily feasible by casting to move the rings accordingly, so that here too the ribs I of adjacent rings are in a gap, creating an even stronger turbulence or division of the heating gas flows is achieved.

Bei den Einsatzringen 2 nach Fig. 6 sind die überragenden Rippenteiie 5 nur an einer Seite, d. h. an einem Ringrand 3 vorgesehen und können dabei eine Länge haben,die der Breite ßdes Ringes entspricht.In the case of the insert rings 2 according to FIG. 6, the outstanding Rib parts 5 only on one side, i.e. H. provided on an annular edge 3 and can thereby have a length which corresponds to the width of the ring.

In einem für einen Heizkessel bestimmten Ringsatz lassen sich selbstverständlich alle die genannten und dargestellten verschiedenen Varianten der Einsatzringe kombinieren, so daß man gezielt auf die in bestimmten Bereichen des Kessels gewünschten Wärmeübergangsverhältnisse Einfluß nehmen kann. Beispielsweise ist in Fig. 7 der abzugsseitig letzte Ring 2'" dargestellt, der lediglich auf der Anströmseite (siehe Pfeilrichtung C) mit überragenden Rippenteüen 5 versehen ist und ferner zur Anlagefläche T des Stahlblechrohres 7 hin eine breitflächige Nutausnehmung 8 aufweist, wodurch der Wärmeübergang zum Stahlblechrohr T hin gedrosselt wird. Dadurch nimmt dieser letzte Ring 2'" dan!: seiner verlängerten Rippen 1 mehr Wärme auf als wenn er nur Rippen aufwiese mit einer seiner Breite entsprechenden Länge, und andererseits ist der Wärmeübergang zum Stahlblechrohr 7 dank der Nutausnehmung 8 gedrosselt. Selbstverständlich muß eine solche Maßnahme nicht auf eo den letzten Ring beschränkt bleiben, sondern je nach Länge des Slahlblechrohres und Anzahl der Ringe könnte auch der vorletzte Ring 2" entsprechend ausgebildet sein.In a set of rings intended for a heating boiler, all of the various variants of the insert rings mentioned and shown can of course be combined so that the heat transfer conditions desired in certain areas of the boiler can be influenced in a targeted manner. For example, in Fig. 7 the last ring 2 '"on the trigger side is shown, which is only provided on the inflow side (see arrow direction C) with protruding rib parts 5 and also has a wide groove recess 8 towards the contact surface T of the sheet steel pipe 7, whereby the heat transfer to the steel tube T is throttled down. as a result of this last ring 2 '"dan !: assumes its extended ribs 1 more heat than when only ribs aufwiese length corresponding with one of its width, and on the other hand, the heat transfer throttled steel tube 7 thanks to the groove recess 8 . Of course, such a measure does not have to be restricted to the last ring, but depending on the length of the steel plate tube and the number of rings, the penultimate ring 2 ″ could also be designed accordingly.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ribbed tube training for a heating boiler for liquid or gaseous fuels, its water-bearing sheet steel housing is penetrated by a sheet steel pipe in which one behind the other Insert rings are arranged with longitudinally extending, radially inwardly directed ribs are, characterized in that this task is with a finned tube training of the type mentioned according to the invention by the characterizing part of the main claim Features solved. Advantageous further developments result from the subclaims.

Since in this solution the ribs of the individual rings inevitably have to be in a gap with one another on the one hand there is the advantage of the flow splitting of the heating gases per se, on the other hand it is due to the