DE3425667A1

DE3425667A1 - Heizungskessel fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe

Info

Publication number: DE3425667A1
Application number: DE19843425667
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-12
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1986-01-23
Also published as: NL8501958A; FR2567629A1; BE902839A; LU85997A1

Description

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Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Heizungskessel der genannten Art sind allgemein bekannt und stellen, von speziellen Konstruktionsvarianten abgesehen, das Konstruktionsprinzip moderner Heizungskessel, insbesondere für kleinere Leistungsbereiche, dar.

Um den Leistungsbereich zu vergrößern, d.h., die Wärmeübertragungsflächen entsprechend zu vergrößern, ist es bereits bekannt, im Gehäuse des Kessels, d.h., im das Gehäuse durchgreifenden Rohrzug zusätzliche Rohrregister bzw. Wärmetauscher anzuordnen und zwar hinter der Brennkammer (siehe DOS 28 24 185 und DE-PS 29 23 907), was jedoch mit einem beträchtlichen Fertigungsaufwand, insbesondere im Falle des Kessels nach der DE-PS 29 23 907 verbunden ist. Beim Kessel nach der DOS 28 24 185 ist dabei sowieso ein beträchtlicher Bauaufwand erforderlich, da hierbei die eigentlichen Heizgaszüge durch rings um die Brennkammer angeordnete Heizgaszugrohre gebildet sind, die mit ihren Enden per Handarbeit einzeln eingeschweißt werden müssen.

Solche Heizgaszüge aus Rohren sind auch an Kesseln be-

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kannt, bei denen sich die Rohre als ein Bündel aus einer Vielzahl von Rohren oberhalb einer Umkehrbrennkammer, ausgehend von einer vorderen Überströmkammer zu einer Rauchgassammeikammer erstrecken, um damit für größere Leistungsbereiche eine ausreichend große Wärmeübertragungsfläche zu schaffen. Mit solchen Kesseln sind zwar Leistungsbereiche von ca. 60.000 bis 200.000 kcal/h erfaßbar, aber, wie gesagt, der Bau- und Fertigungsaufwand ist dabei beträchtlich, insbesondere wegen der Vielzahl der einzuschweißenden und einer vollautomatischen Einschweißung nicht ohne weiteres zugänglichen Heizgaszugrohre.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Heizungskessel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung des eingangs erwähnten modernen Konstruktionsprinzip, das automatisch-maschinellen Fertigungsvorgängen ohne weiteres zugänglich ist, solche Kessel auch für größere Leistungsbereiche, also Leistungsbereiche in der oben angegebenen ausgelegt werden können, ohne dabei auf bekannte leistungsbereichsvergrößernde Maßnahmen, also Anordnung einer Vielzahl von Heizgaszügen oder Anordnung von einzubauenden, quer zur Durchströmrichtung verlaufenden Rohrregistern oder Wärmetauschern zurückgreifen zu müssen.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der ein-

gangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist grundsätzlich das Bauprinzip des Heizungskessels, wie es bis zum Ende der Brennkammer vorliegt, auch zur Ausbildung einer Nachschaltheizflachenkammer herangezogen, in dem einfach die zylindrische Wand fortgesetzt bzw. entsprechend verlängert wird und an dieser ebenfalls Längsrippen aufgesetzt werden mit der Zusatzmaßnahme, im Freiraum zwischen den Längsrippen einen Füllkörper anzuordnen. Alle Fertigungsvorgänge vollziehen sich also vorteilhaft auch für die Nachschaltheizflachenkammer an zylindrischen Wänden, d.h. Verschweißungen sind ohne weiteres vollautomatisch durchzuführen. Der Einbau bisher üblicher querstehender Rohrregister oder von in sich eine Einheit bildender Wärmetauscher oder von kastenförmigen, mit Taschen versehenen Nachschaltheizflächen entfällt.

Die Abstufung bzw. Anpassung an unterschiedliche Leistungsbereiche unterschiedlicher Typengrößen bei ansonsten im Veränderungsbereich von nur ca. 50 cm bleibenden Maßänderungen hinsichtlich Länge und Durchmesser wesentlicher Kesselteile erfolgt lediglich dadurch, daß man die Nachschaltheizflachenkammer im

Durchmesser reduziert und ggf. in mehrere Einzelkammern aufgliedert, d.h., der kleinste Leistungsbereich eines solchen Kessels liegt dann vor, wenn nur eine Nachschaltheizflächenkammer mit reduziertem Durchmesser vorliegt. Bei einer Zwischenstufe befindet sich die Nachschaltheizflächenkammer lediglich am Ende des im Durchmesser unveränderten Gasführungsraumes und für dann nachfolgende Leistungsbereiche wird die Nachschaltheizflächenkammer in zwei oder mehr separaten Nachschaltheizflachenkammern aufgegliedert, die jedoch alle ebenfalls aus zylindrischen Wänden gebildet sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizungskessels im Nachschaltheizflächenbereich ist auch Voraussetzung dafür, daß das bewährte und vorteilhafte Prinzip des Rippenbesatzes in Form von mit angegossenen Rippen versehenen Gußringen auch im Nachschaltheizflächenbereich zur Anwendung gebracht werden kann, da sich solche Gußringe unter Anwendung der gleichen Fertigungsprinzipien ohne weiteres in diesen Bereich einbauen lassen, deren Einbau hier insbesondere bevorzugt und als vorteilhafte Weiterbildung insofern angesehen wird, als es sich hierbei um den kondensatkritischen Bereich des Kessels handelt. Abgesehen davon können für die Wand- und Rippenausbildung der Nachschaltheizflachenkammern auch andere Konstruktionselemente, bspw. Rippenstrangpreßprofile od. dgl. vorgesehen werden.

Im Falle der Anordnung einer oder mehrerer im Durchmesser reduzierter Nachschaltheizflächenkammern, die also die Anordnung einer Zwischenwand zwischen dem durchmessergroßen Gasführungsraum/ der die Brennkammer enthält und der Nachschaltheizflachenkammer verlangt/ werden vorteilhaft für die Konstruktion der Zwischenwand besondere Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen, was im einzelnen nachfolgend in Verbindung mit der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen u.a. noch näher erläutert wird.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Heizungskessel;

Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform;

Fig. 3, 4 Querschnitte durch Heizungskessel in verschiedenen Ausführungsformen;

Fig. 5/ 6 Schnitte durch vorteilhafte Ausführungsformen im Bereich der Zwischenwand und :.·'

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel gem. Fig. 4.

Wie aus Fig. 1 erkennbar.ist der Heizungskessel bis zum Ende der topfartigen, zum Brenner (nicht dargestellt) hin offenen Brennkammerhülse 3 in herkömmlicher Weise ausgebildet, d.h. der Kessel besteht aus

einem wasserführenden Gehäuse 9, in dem der Gasführungsraum durch eine das Gehäuse 9 durchgreifende zylindrische Wand 1 gebildet ist. Im Gasführungsraum sind in Durchströmrichtung hintereinander eine Überströmkammer 3", die topfartige Brennkammer 3 angeordnet, wobei die Brennkammer 3 bzw. die Brennkammerhülse 3¹ mit an der zylindrischen Wand 1 angeordneten, den

ringzylindrischen Heizgaszug in Einzelzüge gliedernist

den Längsrippen 5" umgeben/, die im gezeigten Ausführungsbeispiel Teile von eingesetzten Gußringen sind. Die sonst hinter der Brennkammerhülse 3¹ vorgesehene Rauchgassammeikammer ist hierbei außerhalb der Rückwand 9¹ des Gehäuses 9 angeordnet und der freigewordene Raum als Nachschaltheizflächenkammer 4 ausgenutzt. Dafür ist die zylindrische Wand 1 des Gasführungsraumes 2 hinter der Brennkammer 3 mit Längsrippen 5 besetzt, und im zylindrischen Freiraum zwischen den Längsrippen 5 ist ein Füllkörper 6 angeordnet. Um auch diesen Füllkörper 6 wärmeübertragungswirksam zu machen, ist dieser als Hohlkörper ausgebildet und mit dem Rücklaufanschluß 8 für das wasserführende Gehäuse 9 und mit einem Überströmanschluß 10 versehenen wasserführenden Gehäuse 9 ausgestattet. Auf der Umfangsflache des Füllkörpers 6 sind radial nach außen gerichtete Längsrippen 5¹ angeordnet, die zweckmäßig nach dem gleichen Prinzip in Form von mit den Rippen 5¹ versehenen Gußringen, wie dargestellt, angeordnet sind. Auch die an der zylindrischen Wand 1 angeordneten, radial nach innen gerichteten

Rippen 5 sind zweckmäßig als radial nach innen gerichtete Rippen von Gußringen 12 eingebracht, so daß sich auch für diesen Nachschaltheizflachenbereich das gleiche Fertigungsprinzip wie für den Kessel bis zum Ende der Brennkammer einhalten läßt.

Die eigentliche, nach außen versetzte Brennkammer 15 ist in diesem Falle mit ihrem Anschlußbund 14 einfach das Ende der ringzylindrischen Wand 1 entsprechend abgedichtet eingesetzt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die zylindrische, die Nachschaltheizflachenkammer 4 umschließende Wand I¹ mit einem gegenüber dem Durchmesser des davor befindlichen Gasführungsraumes 2 reduzierten Durchmesser versehen und an eine entsprechend bemessene Öffnung einer Zwischenwand 7 angeschlossen. Abgesehen davon, ist der Heizungskessel nach diesem Ausführungsbeispiel nach dem gleichen Prinzip, wie beschrieben, ausgebildet. Da es sich hierbei um einen Heizungskessel mit kleinerem Leistungsbereich handelt, ist es nicht unbedingt notwendig, den Füllkörper 6, wie zu Fig. 1 beschrieben, in den Heizkesselkreis einzubeziehen. Von der Abzugsseite aus und bei abgenommener Rauchgassamme1kammer 15 gesehen und ohne die Zwischenwand 7 betrachtet, stellt sich dieser Heizungskessel im Sinne der Fig. 3 dar.

Das gleiche Bauprinzip ergibt sich auch dann, wenn man den Heizungskessel für größere Leistungsbereiche auslegen will. Hierfür ist im Sinne der Fig. 4, 7 die Nachschaltheizflachenkammer 4 in mindestens drei an entsprechende Öffnungen der Zwischenwand 7¹ angeschlossene Einzelkammern 4¹ gegliedert, die ebenfalls wieder mit nach innen berippten Gußringen besetzt sind mit entsprechend eingesetzten Füllkörpern 6. Die drei Einzelkammern 4¹ sind, gleichmäßig auf die Fläche der Zwischenwand 7¹ verteilt, im Dreiecksverband mit zwei unten und einer mittig darüber angeordneten Einzelkammer angeordnet. Eine stärker nach unten orientierte Anordnung der Einzelkammern 4¹, wie

erkennbar
aus Fig. /, kann dabei ohne weiteres vorgesehen werden,

zumal dies aus Beaufschlagungsgründen in bezug auf die Gesamtheitsfläche des Heizungskessels vorteilhaft

Auskleidung ist. Wie bereits erwähnt, ist die/insbesondere der Nachschaltheizflachenkammer in Form von Gußringen, wie dargestellt, nicht zwingend, und diesbezüglich können auch andere Rippenkonstruktionen vorgesehen werden, wobei jedoch der Rippenbesatz in Form von Gußringen bevorzugt wird, da sich eine solche Ausbildung hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit als besonders günstig erwiesen hat.

Da bei den Ausführungsformen nach Fig. 2, 7 die Anordnung einer Zwischenwand 7, 7¹ zwingend notwendig ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Zwischenwand 7, 7' anströmseitig mit einer Abschirmwand 13 zu versehen, die mindestens im Bereich der Ausmündung des ringzylindrischen, in Einzelzüge gegliederten Heizgaszuges 18 mit strömungsleitenden Wölbungen 19 versehen ist, um eine strömungsgünstige Überleitung aus dem ringzylindrischen Heizgaszug des vorderen Teiles des Gasführungsraumes in die mindestens eine Nachschaltheizflächenkammer 4 bzw. die Nachschaltheizflächenkammern 4¹ zu bewirken, die ja in diesen Fällen nicht einfach eine Fortsetzung des vorderen ringzylindrischen Heizgaszuges darstellen. Außerdem wirkt eine solche Abschirmwand, die natürlich mit entsprechenden Anschlußöffnungen für die Nachschaltheizflächenkammern versehen ist, als Schutz gegen Kondensatanfall in diesem Bereich. Diese Abschirmwand 13 kann als entsprechend geprägter Blechkörper ausgebildet sein, bevorzugt wird diese aber als Gußformkörper ausgebildet, der zweckmäßig in seinen Anschlußbereich so gestaltet ist, daß er an den Gußringbesatz, wie bspw. in Fig. 5 dargestellt, in günstiger Weise angeschlossen werden kann.

Im Sinne der Fig. 6 ist es aber auch möglich, einen Gußring einzusetzen, der lediglich die strömungsführende Wölbung 19 aufweist und diesen mit

einer entsprechende Öffnungen für die Nachschaltheizflächenkammern 4¹ aufweisenden Blechplatte festzuspannen und mit geeigneten Mitteln punktuell mit der Zwischenwand 7¹ zu verbinden.

Sofern die Rauchgassammeikammer 15 nicht, wie in den Fig. 1, 2 angedeutet, am Ende der ringzylindrischen Wandung 1 eingreifend angeordnet ist, wird aus den genannten Kondensatschutzgründen gemäß Fig. 7 für die Rauchgassammeikammer 15 kesselseitig ein besonderer Rauchgassammelkammerboden 16 mit entsprechenden Anschlußöffnungen für die Nachschaltheizflächenkammern 4¹ vorgesehen, wobei die Öffnungsränder 17 in die Einzelkammern 4', wie in Fig. 7 angedeutet, eingreifen. Auf diesem Rauchgassammelkammerboden 16, der ebenfalls wieder aus Blech oder aus einem Gußkörper gebildet sein kann, ist dann einfach die Rauchgassammeikammer 15 in geeigneter Weise gasdicht aufgesetzt.

Bezüglich der Füllkörper 6 können diese bspw. aus feuerbeständigem Keramikfasermaterial und insgesamt topfförmig ausgebildet sein, wobei selbstverständlich der Boden eines solchen topfförmigen Füllkörpers gegen die Anströmrichtung gerichtet ist.

Claims

(15 006)

Patentansprüche:

₅/ Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse, in dem ein Gasführungsraum durch eine das Gehäuse durchgreifende zylindrische Wand gebildet ist und im Gasführungsraum in Durchströmrichtung hintereinander eine Überströmkammer, und eine zum Brenner hin offene Brennkammer angeordnet sind, wobei die Brennkammer mit an der zylindrischen Wand angeordneten, den ringzylindrischen, zur Abgassammeikammer führenden Heizgaszug in Einzelzüge gliedernden Längsrippen umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Wand (1) im Gasführungsraum (2) hinter der Brennkammer (3) unter Ausbildung einer Nachschaltheizflächenkammer (4) mit Längsrippen (5) besetzt und im zylindrischen Freiraum zwischen den Längsrippen (5) ein Füllkörper (6) angeordnet ist.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische, die Nachschaltheizflächenkammer (4) umgebende Wand (I¹) mit einem gegenüber dem Durchmesser des davor befindlichen Gasführungsraumes (2) reduzierten Durchmesser versehen und an eine entsprechend bemessene Öffnung einer Zwischenwand (7) angeschlossen ist.
3. Heizungskessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschaltheizflächenkammer (4) in mindestens drei an entsprechende Öffnungen der Zwischenwand (7¹) angeschlossene Einzelkammern (4¹)gegliedertist.
4. Heizungskessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die drei Einzelkammern (4')f gleichmäßig auf die Fläche der Zwischenwand (7¹) verteilt, im Dreiecksverband mit zwei unten und einer mittig darüber angeordneten Einzelkammer angeordnet sind.
5. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Füllkörper (6) als Hohlkörper ausgebildet und mit dem Rücklaufanschluß (8) für das wasserführende Gehäuse (9) und mit einem Überströmanschluß (10) zum mit dem Vorlaufanschluß (11) versehenen wasserführenden Gehäuse (9) ausgestattet ist und daß auf der Umfangsflache des Füllkörpers (6) radial nach außen gerichtete Längsrippen (5¹) angeordnet sind.
6. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschaltheizflächenkammer (4 bzw. 4') mit mindestens einem die Längsrippen aufweisenden Gußring (12) ausgekleidet ist.
7. Heizungskessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper

(6) mit mindestens einem die radial nach außen gerichteten Längsrippen (5¹) aufweisenden Gußring (12') versehen ist.
8. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7, 7') anström=- seitig mit einer Abschirmwand (13) versehen ist.
9. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am abströmseitigen Ende der zylindrischen Wand (Iy I¹) der Nachschaltheizflächenkammer (4) in diese ein Anschlußbund (14) der Rauchgassammeikammer (15) eingesetzt ist.
10. Heizungskessel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den abströmseitigen Enden der die Einzelkammern

(4¹) bildenden zylindrischen Wände (I¹) ein Kesselseitiger Rauchgassammelkammerboden (16) mit entsprechenden Öffnungen angesetzt ist, deren Ränder

(17) in die Einzelkammern (4¹) eingreifend angeordnet sind.
11. Heizungskessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmwand (13) mindestens im Bereich der Ausraündung des ringzylindrischen, in Einzelzüge gegliederten Heizgaszuges (18) mit strömungsleitenden Wölbungen (19) versehen ist.