DE3615990A1 - Niedertemperatur-heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niedertemperatur-Heizkes­ sel, dessen zylindrische Innenwand die zylindrische Brennkammer­ wand unter Bildung eines Zwischenraums umgibt, wobei mit gleichen Abständen voneinander rundum an die Innenwand des Kessels in des­ sen Längsrichtung verlaufende und in den Zwischenraum hineinra­ gende, aus Bandstahl oder Stahlblech bestehende Rippen ange­ schweißt sind.

Beim Betrieb von Heizkesseln mit niedrigen Temperaturen muß unter allen Umständen vermieden werden, daß die Temperatur an dem das zu erwärmende Wasser enthaltenden Kessel den Rauchgastau­ punkt unterschreitet. Während in der Brennkammer sehr hohe Tempe­ raturen herrschen, ist im Vergleich dazu die Wandtemperatur des Kessels ziemlich niedrig. Sie liegt nur etwas oberhalb der Tempe­ ratur des erwärmten Wassers.

Bei der Verbrennung von Heizöl wird bekanntlich Wasser freigesetzt. Ferner entsteht Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. Bei Unterschreiten des Taupunkts bilden diese Schwefelverbindun­ gen mit dem kondensierten Wasserdampf schweflige Säure und Schwe­ felsäure, die Korrosionen hervorrufen und den Kessel schließlich zerstören können.

Bei den bekannten Rippenrohr-Heizkesseln sind an der zylindrischen Innenwand des Kessels in dessen Achsrichtung ver­ laufende Rippen angebracht, die in den ringförmigen, zwischen dem Kessel und der zylindrischen Brennkammer gebildeten Zwischenraum, durch den die Brenngase hindurchgeleitet werden, hineinragen. Durch die Rippen wird eine Vergrößerung der Heizfläche erzielt, durch die der konvektive Wärmeübergang und die Wärmestrahlung der Brennkammer größere Wirksamkeit entfalten können, so daß die Heizflächen-Temperatur wesentlich über der Kesselwasser-Tempera­ tur liegt und die Heizflächen auch bei Kesseltemperaturen unter dem Rauchgastaupunkt trocken bleiben.

In der Regel werden die Rippenkessel aus mehreren stranggepreßten Profilen zusammengefügt. Dabei sind hinsichtlich Abstand und Höhe der Rippen Grenzen gesetzt, und außerdem sind die Profile in der Herstellung verhältnismäßig teuer.

Ferner ist es bekannt (DE-OS 33 10 343), auf die Innen­ fläche des Kessels die Rippen aufzuschweißen. Solche Rippenrohre mit aufgeschweißten Rippen aus Bandstahl sind durch die Fort­ schritte der automatischen Schweißtechnik preiswerter herzustel­ len und bieten den weiteren Vorteil einer nahtlosen Kesselwand.

Die bekannte Schweißtechnik, radiale Rippen vorgegebe­ ner Höhe mit geringem Abstand nacheinander auf die Kesselwand aufzuschweißen, bedingt aufgrund der Abmessungen der Schweiß­ pistole eine Endlücke von ein bis zwei Rippen. Dies hat den Nach­ teil, daß die Abgase ungehindert durch diese Lücke hindurchströ­ men können und nur wenig Wärme an die die Lücke begrenzenden Rip­ pen abgeben können. Die Folge davon ist, daß am ausgangsseitigen Ende der Rippen die Abgastemperatur höher und dadurch der Wir­ kungsgrad des Kessels verschlechtert wird. Um dies zu verhindern, hat man daher bei dem bekannten Kessel in die Rippenlücke mehrere Querrippen im Abstand voneinander eingeschweißt, um dadurch den Abgasen den Durchlaß durch die Rippenlücke vollständig zu ver­ sperren. Diese Maßnahme erfordert einen zusätzlichen Herstel­ lungsaufwand und führt über dem Umfang des Kessels an dieser Stelle zu einer Ungleichmäßigkeit im Temperaturprofil, d.h. ge­ ringerer Wandtemperatur, weil in der Rippenlücke die Heizfläche kleiner ist und keine Abgaswärme abgegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rippenrohr-Heizkessel mit angeschweißten Rippen den Wärmeübergang im Bereich der Rippenlücke weitgehend der gleichmäßig mit Rippen besetzten Heizfläche anzugleichen und den zusätzlichen manuellen Schweißaufwand für die Querrippen zu vermeiden.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die durch die geometrischen Verhältnisse der Schweiß­ vorrichtung bedingte Lücke im Kranz der Rippen durch wenigstens eine außen an die Brennkammerwand angeschweißte und zu den be­ nachbarten Rippen parallel verlaufende Rippe ausgefüllt ist.

Die Anzahl der an die Brennkammerwand angeschweißten Rippen richtet sich nach der Kesselgröße und der Höhe der Rippen, und in der Regel werden höchstens zwei Rippen benötigt, die wie die anderen Rippen an der Kesselwand automatisch auf die Brenn­ kammer geschweißt werden können.

Die Brennkammer-Rippen nehmen durch die gute metalli­ sche Wärmeleitung annähernd die Temperatur der Brennkammer an und übertragen durch Strahlung Wärme auf die benachbarten Endrippen der Kesselwand. Hierdurch wird das Wärmedefizit im Bereich der Lücke der mit dem Kessel verschweißten Rippen weitgehend ausge­ glichen und eine Korrosionsempfindlichkeit durch Rauchgas-Konden­ sat vermieden.

Diese Wirkung kann noch verbessert werden, wenn zwi­ schen den beiden an der Brennkammer angeschweißten Rippen ein zickzackförmig gewinkeltes Blech radial verlaufend eingelegt wird. Hierdurch wird nämlich erreicht, daß der heiße Rauchgas­ strom zwischen den Brennkammerrippen wiederholt auf die Rippen­ rohr-Heizfläche gedrängt und konvektiv Wärme übertragen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Rippenrohr- Heizkessel,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Kessel und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Brennkammer-Rippen mit dazwischen eingelegtem gewinkelten Blech.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kessel 1 enthält eine zylindrische Brennkammer 2, in die ein Brenner 3 seine Flamme hineinfeuert. Unter Bildung eines Zwischenraums 4 umgibt die Brennkammer 3 ein ringförmiger, mit Wasser gefüllter Kesselraum 5. An die Innenwand des Kesselraums sind in Abständen voneinander radial in den Zwischenraum 4 hineinragende, in Längsrichtung des Kessels 1 verlaufende Rippen 6 angeschweißt, wobei infolge der Geometrie des Schweißwerkzeugs, mit dem die Rippen automatisch - beginnend mit der Rippe 7 und endend mit der Rippe 8 - einge­ schweißt werden, eine Lücke 9 verbleibt.

Diese Lücke 9 wird nun erfindungsgemäß durch wenigstens eine Rippe aufgefüllt, die an die Außenwand der Brennkammer 2 an­ geschweißt wird. In der Regel ist die Lücke 9 so groß, daß zwei an die Brennkammer angeschweißte Rippen 10, 11 hineinpassen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß praktisch über dem ganzen Umfang des Zwischenraums 4 eine gleichmäßige Rippenfolge erzielt wird. Da die Rippen 10, 11 mit der Brennkammer 2 verschweißt sind, was ebenfalls automatisch erfolgen kann, nehmen sie die ho­ he Temperatur der Brennkammer an und können dadurch mit dem hohen Wirkungsgrad der Strahlungswärme auf die benachbarten Endrippen 7 und 8 des Kessels einwirken, so daß damit das Wärmedefizit in der Lücke 9 weitgehend ausgeglichen werden kann.

Dieser Ausgleich des Wärmedefizits in der Lücke 9 läßt sich noch dadurch steigern, daß zwischen die beiden Brennkammer- Rippen 10, 11 gemäß Fig. 3 ein Blech 12 eingelegt wird, das zick­ zackförmig gebogen ist, wobei das Blech radial orientiert ist und seine Höhe etwa die Höhe der Rippen 10, 11 hat.

Durch die zickzackförmige Ausbildung mit einem Winkel von vorzugsweise jeweils 90° an den die Rippen 10 und 11 berüh­ renden Knickpunkten wird ein Gebilde geschaffen, das sich selbst zwischen den Rippen 10 und 11 federnd hält, so daß ein Verschwei­ ßen nicht notwendig ist. Dadurch, daß zwischen den freien Enden des Bleches 12 und der Rippen 10, 11 einerseits und der Wand des Kesselraums 5 andererseits ein Zwischenraum vorhanden ist, werden die durch diesen Zwischenraum in der Lücke 9 strömenden Abgase wiederholt gegen die Heizfläche des Kesselraums 5 geleitet, so daß zusätzlich zu der Wärmestrahlung der Brennkammer-Rippen 10, 11 ein Beitrag zur Verminderung des Wärmedefizits im Bereich der Rippen-Lücke 9 geleistet wird.

Claims (3)

1. Niedertemperatur-Heizkessel, dessen zylindrische Innen­ wand die zylindrische Brennkammerwand unter Bildung eines Zwi­ schenraums umgibt, wobei mit gleichen Abständen voneinander rund­ um an die Innenwand des Kessels in dessen Längsrichtung verlau­ fende und in den Zwischenraum hineinragende, aus Bandstahl oder Stahlblech bestehende Rippen angeschweißt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch die geometrischen Verhältnisse der Schweiß­ vorrichtung bedingte Lücke (9) im Kranz der Rippen (6) durch wenigstens eine außen an die Brennkammerwand (2) angeschweißte und zu den benachbarten Rippen parallel verlaufende Rippe (10, 11) ausgefüllt ist.

2. Niedertemperatur-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Brennkammerwand (2) zwei Rippen (10, 11) angeschweißt sind.

3. Niedertemperatur-Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden an die Brennkammerwand (2) angeschweißten Rippen (10, 11) ein zickzackförmig gewinkeltes Blech (12) radial verlaufend eingelegt ist.