DE4035138A1 - Heizkessel zum verbrennen fluessiger oder gasfoermiger brennstoffe - Google Patents

Description

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

Heizkessel der genannten Art sind allgemein bekannt und im Detail unterschiedlichen, im Prinzip aber gleichen Konstruktionsformen in Benutzung. Im Prinzip gilt diese bekannte Kesselausbildung sowohl für Heizkessel aus Stahlblech als auch aus Guß, wobei die Gußheizkessel aus relativ schmalen, in einem Stück und im Kernguß hergestellten Einzelgliedern (s. DE-OS 20 17 992 und auch FR-PS 22 37 141) bestehen, die, im Bereich relativ kleiner Überströmöffnungen wasserseitig vernippelt, zu einem aus einer Vielzahl von Einzelgliedern bestehenden Block zusammengefügt werden. Um die Herstellung von Gußkesseln dieser Art einer einigermaßen rationellen Serienfertigung zugänglich zu machen, muß ein beträcht­ licher technischer Aufwand getrieben werden, und zwar insbesondere auch in Rücksicht darauf, daß die Einzel­ teile bzw. die Gußglieder im Kernguß hergestellt wer­ den. Die Bindemittel für das Binden des Formsandes der Kerne, die für die Ausbildung der Hohlräume in einem Kesselglied erforderlich sind, sind zum Teil hochgif­ tig. Der nach dem Gut nicht mehr verwendbare Kernform­ sand kann deshalb in der Regel nicht ohne weiteres auf normalen Deponien abgelagert, und sondern muß auf Son­ derdeponien verbracht werden, was mit hohen Kosten und mit erheblichen Umständen verbunden ist. Durch die Aus­ bildung von Gußkesseln aus einer Vielzahl von in sich bis auf die kleinen zu vernippelnden Öffnungen ge­ schlossen herzustellenden Einzelgliedern wird außerdem der Gußmaterialaufwand relativ groß, d. h., derartige Gußkessel haben zwangsläufig ein beträchtliches Ge­ wicht. Dies gilt bspw. auch für einen Heizkessel nach der BE-PS 4 69 170, bei dessen Fußfertigung der Einzel­ glieder nicht auf Kerne verzichtet werden kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art zu verbes­ sern und zu schaffen, der bezüglich seiner wesentlichen Teile, also Gehäuse und Feuerraum, aus bezüglich der Kondensatresistenz günstigem Guß gefertigt sein soll, wobei aber diese Teile kernlos gießbar und damit ferti­ gungsrationell und umweltschonend herstellbar sein sol­ len, und zwar mit der weiteren Maßgabe, einen solchen Kessel aus nur wenigen Teilen mit geringem Monta­ geaufwand bei einfacher und die auftretenden unter­ schiedlichen Wärmebelastungen berücksichtigender Ab­ dichtung zusammenfügen zu können.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs ge­ nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Un­ teransprüchen.

Im Gegensatz zu bisherigen Gußheizkesseln, die aus einer in sich in einem Stück mit Kernen gegossenen, miteinan­ der wasserseitig zu vernippelnden, relativ schmalen Einzelgliedern bestehen, ist der erfindungsgemäße Heiz­ kessel nur aus "schalenförmig" gießbaren und damit "grün ausformbaren", d. h. ohne Kern gießbaren Elementen gebildet, die auf einfache Weise und ohne Vernippelung abgedichtet zusammengefügt sowohl das wasserführende Gehäuse als auch den Feuerraum bilden. Die kernlose Ausformbarkeit der Elemente lädt nicht nur den ganzen Kerngieß- und Entsorgungsaufwand für den Formsand ent­ fallen, sondern sie lädt auch problemlos eine wesent­ lich größere Breitenbemessung der einzelnen Gliedern im Vergleich zur heutigen üblichen Breitenbemessung von Gußgliedern zu. Der kernlose Gut der erfindungsgemäßen Gliedern lädt außerdem problemlos und vorteilhaft be­ sondere und weiterbildende Formgebungen an den Gliedern zu, die insbesondere in Richtung ausreichend druck­ fester Gestaltung, möglichst dünnwandiger Ausbildung der Wände und einfacher und prinzipiell gleicher Aus­ bildung der Endglieder zielen, was noch näher erläutert wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kessels hat auch noch den großen Vorteil, dar trotz der Gliederbauweise ein nicht durch enge und kleine Überströmöffnungen un­ terteilter, wasserführender Innenraum vorliegt, sondern ein Innenraum, der praktisch dem eines Stahlheizkessels entspricht. Dadurch ist es möglich, unter Verwendung immer der gleichen Mittelglieder und entsprechender Endglieder diese zu den verschiedensten Kesseltypen zu­ sammenfügen zu können.

Wesentlich, aber dabei gleichermaßen selbstverständlich ist in Rücksicht auf die "Grünausformbarkeit", daß in der Gießform vertikal orientierte Flächen eine entspre­ chende Konizität haben müssen, um bei der Herstellung der Gießform aus Sand das Positivmodell ziehen zu kön­ nen. Wesentliche Voraussetzung für die Verwirklichung eines derart ausgebildeten Kessels ist dabei die Ab­ dichtung zwischen den Gliedern gemäß dem letzten Merk­ mal im Anspruch 1, die den unterschiedlichen Wärmebela­ stungen gas- und wasserseitig Rechnung trägt.

Der erfindungsgemäße Heizkessel wird anhand der zeich­ nerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Heizkessels,

Fig. 2 je zur Hälfte im Schnitt und eine Ansicht des Heizkessels gemäß Fig. 1 in Pfeilrichtung A und

Fig. 3, 4 vergrößert bauliche Einzelheiten.

Der Heizkessel besteht aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 1, 2 versehenen Gehäuse 3, das von einem Feuerraum 4 durchgriffen ist, dessen bei­ dendige Öffnungen 5 mit Verschlüssen 6, 7 versehen sind, von denen der eine 6 die Einsatzöffnung 8 für den Brenner und der andere 7 die Abgasführung enthält. Für einen derartigen Heizkessel ist nun wesentlich, dar das wasserführende Gehäuse 3 aus mindestens einem Mittel­ glied 10 und zwei Endgliedern 11, 12 gebildet ist, wo­ bei die kernlos ausgeformten Glieder 10-12 mit ihren Öffnungsrändern 13 gegeneinander gerichtet und abge­ dichtet zusammengespannt sind. Dabei ist jeweils die den Feuerraum 4 begrenzende Wand 14 als in den Gliedern umlaufender Steg 15 ausgebildet, der als integral mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene E des be­ treffenden Gliedes endet, wobei die den Steg 15 tra­ gende Querwand 16 des mindestens einen Kesselgliedes 10 mit mehreren, alle Gliedinnenräume 17 verbindenden Öff­ nungen 18 versehen ist. Diese Öffnungen 17 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in bezug auf den Gesamtquer­ schnitt eines Gliedes sehr groß, d. h., die Summe aller Querschnitte 17 entspricht praktisch dem Gesamtquer­ schnitt eines Gliedes im wasserführenden Bereich. Durch diese Öffnungen 17 wird also ein nicht durch enge und kleine Überströmöffnungen, die aufwendig zu vernippeln sind, unterteilter, wasserführender Innenraum gebildet, der praktisch dem wasserführenden Innenraum eines ver­ gleichbaren Stahlheizkessels entspricht. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen ho­ rizontal aufzustellenden Heizkessel mit im Feuerraum 4 eingesetzter, topfartig ausgebildeter Brennkammer 20. Wie aus der Darstellung ersichtlich, sind die beiden Mittelglieder 10 im Querschnitt H-förmig ausgebildet, während die beiden Endglieder 11, 12 U-förmig ausgebil­ det sind, wobei das Endglied 11 mit angegossen einen Ringbund für den Anschluß des hier den Brenner 9 tra­ genden Feuerraumverschlusses bildet, und das Endglied 12 weist in diesem Fall eine abzugsseitige Rückwand mit angegossenem Rauchgasabzugsstutzen 21 auf. Alle diese Glieder können aufgrund ihrer Formgebung kernlos gegos­ sen werden, d. h. , die Gießformen weisen nur ein Ober­ und Unterteil auf, die zusammengefügt den Formhohlraum für die Glieder bilden. Sämtliche Glieder sind dabei im Bereich ihrer Öffnungsränder 13 derart ausgebildet, daß sämtliche Anschlußränder 13′ ineinandergreifende Stufen 30 aufweisen, in welchen Bereichen Dichtungen angeord­ net werden, was zu Fig. 3 noch näher erläutert wird. Abgesehen davon, dar auch andere Spannverbindungsmög­ lichkeiten für die Glieder untereinander bestehen, die die wasserdichte Verbindung der Glieder untereinander gewährleisten müssen, ist eine Spannverbindung der Glieder untereinander derart vorgesehen, dar sämtliche Glieder 10, 11, 12 mit gleichmäßig über den Ge­ häuseumfang verteilten, die Glieder in ihren Öffnungen 18 durchgreifenden Spannstangen 28 zusammengespannt sind, die mit ihren Enden entsprechend querschnittsbe­ messene und in bezug auf die Öffnungen 18 in den Quer­ wänden 16 wesentlich kleinere Öffnungen 29 abgedichtet durchgreifen. In Fig. 4 ist ein solches Ende der Spann­ stangen, die in ihrer Verteilung auf den Gesamtumfang in Fig. 2 dargestellt sind, verdeutlicht. Diese Anord­ nung und Zuordnung der Spannstangen 28 an und zu den Einzelgliedern macht beim Gut die Anformung von ver­ schraubbaren Fortsätzen sowohl außenseitig an den Glie­ dern als auch feuerraumseitig entbehrlich, die aber, wie erwähnt, auch möglich wäre, ohne dabei vom Prinzip der Grünausformbarkeit abgehen zu müssen. Diese Anord­ nung der Spannstangen 28 im Durchgriff des wasserfüh­ renden Innenraumes gewährleistet dabei vorteilhaft, dar sowohl die nach außen abdichtenden Ringdichtungen 31, als auch die auf der Feuerraumseite liegende Ringdich­ tungen 31′ gleichzeitig zusammengespannt werden können.

Die Grünausformbarkeit der Glieder macht es auch mög­ lich, daß wasserseitig in den Gliedern gleichmäßig über dem Umfang verteilt zwischen der jeweiligen Glieder­ außenwand 33 und der den Feuerraum 4 begrenzenden Wand 14 Versteifungsrippen 34 angeordnet und diese in bezug auf die Öffnungsränder 13 zurückgesetzt wird. Die Form der Rippen 34 ist in den Fig. 1 verdeutlicht und deren Anordnung in bezug auf den Kesselquerschnitt in Fig. 2. Durch den Rückversatz der Rippen und deren Formgebung in Seitenansicht ist gewährleistet, dar die Zirkulation des Kesselwassers nicht behindert wird, wobei diesbe­ züglich dafür auch die sehr großen Öffnungen 18 in den Querwänden 16 für einen zusammenhängenden, wasserfüh­ renden Innenraum sorgen.

Ganz wesentlich ist nun bei einer derartigen Kesselaus­ bildung die Gestaltung der Abdichtungsbereiche zwischen den einzelnen Gliedern, da die Stege 15 und die Augen­ wände 33 der Glieder unterschiedlichen Wärmebelastungen unterliegen.

Wie aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 3 er­ kennbar, ist in den Stoßbereichen zwischen den Öff­ nungsrändern 13 jeweils zweier Glieder 10-12 ein Dichtungsring 31′ zwischen den beiden sich senkrecht zur Längsachse des Feuerraumes erstreckenden Flächen 32, 32′ der Stege 15 eingespannt und zwischen den sich in axialer Richtung überlappenden Enden 35 der Glie­ deraußenwandungen 33 ist im einen oder anderen Ende 35 gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dich­ tungsring 31 angeordnet. Für den Dichtungsring 31′ kommt dabei insbesondere, wie dargestellt, eine Flachringdichtung in Frage und für den Dichtungsring 31 eine O-Ring-Dichtung zu spezieller und bevorzugter Aus­ führungsform ist dabei die Fläche 32 an einem Ende des Steges 15 in einer Ebene erstreckt, und die Fläche 32′ am anderen Ende des Steges 15 zur Wasserseite hin mit einem Ringbund 36 begrenzt, der das andere Ende des be­ nachbarten Gliedes übergreift.

Im einen oder anderen der sich überlappenden Enden 35 der Gliedaußenwandungen 33 ist eine Dichtungsringauf­ nahme mit 37 vorgesehen.

Außerdem ist mindestens eines der sich überlappenden Enden 35 mit einer Aufschubanfassung 38 versehen. Auf diese Weise kann den unterschiedlichen Rechnungsverhal­ ten der Stege 15 zu den Außenwänden 33 Rechnung getra­ gen werden, da sich die überlappenden Enden 35 der sich weniger dehnenden Außenwände axial bis zu einem gewis­ sen Grade zueinander bewegen können.

Dieses vorbeschriebene Ausführungsbeispiel basiert also gewissermaßen auf einem Baukastenprinzip, für das sämt­ liche Mittel- bzw. Zwischenglieder in großer Stückzahl hergestellt werden können, wobei lediglich die Endglie­ der 11, 12 in Anpassung an den jeweils zu­ sammenzufügenden Kesseltyp einer insofern besonderen Formgebung bedürfen, dies aber ebenfalls mit der Maß­ gabe, daß auch diese Endglieder kernlos ausformbar sind, und zwar in Rücksicht darauf, dar der technische Aufwand für eine rationelle Serienfertigung bei kernlos ausformbaren Gliedern beträchtlich geringer ist als beim Gießen von Gliedern mit Kern, da dabei die fertig gegossenen Glieder nicht unmittelbar zur Weiterbearbei­ tung weitergefördert werden können, sondern erst der in den gegossenen Elementen enthaltene Kernsand entfernt werden muß, wobei dieser keiner Wiederverwendung zu­ gänglich ist und der Entsorgung bedarf.

Claims (4)

1. Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (1, 2) versehenem Gehäuse (3), das von einem Feuerraum (4) durchgrif­ fen ist, dessen beidendige Öffnungen (5) mit Ver­ schlüssen (6, 7) versehen sind, von denen der eine (6) die Einsatzöffnung (8) für den Brenner (9) und der andere (7) die Abgasführung enthält, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1.1 das wasserführende Gehäuse (3) ist aus minde­ stens einem Mittelglied (10) und zwei Endgliedern (11, 12) aus Gut gebildet;
• 1.2 die kernlos ausformbar ausgebildeten Glieder (10 bis 12) sind mit ihren Öffnungsrändern (13) ge­ geneinander gerichtet und abgedichtet zusammenge­ spannt;
• 1.3 die jeweils den Feuerraum (4) begrenzende Wand (14) ist als in den Gliedern umlaufender Steg (15) ausgebildet, der als integral mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene (E) des betreffenden Gliedes endet;
• 1.4 die den Steg (15) tragende Querwand (16) des mindestens einen Mittelgliedes (10) ist mit mehreren alle Gliederinnenräume (17) verbindenden Öffnungen (18) versehen;
• 1.5 in den Stoßbereichen zwischen den Öffnungsrän­ dern (13) ist ein Dichtungsring (31′) zwischen den beiden sich senkrecht zur Längsachse des Feuerraumes (4) erstreckenden Flächen (32, 32′) der Stege (15) eingespannt und zwischen den sich in axialer Rich­ tung überlappenden Enden (35) der Gliedaußenwandun­ gen (33) ist im einen oder anderen Ende (35), gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dich­ tungsring (31) angeordnet.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (32) an einem Ende des Steges (15) in einer Ebene erstreckt ist und die Fläche (32′) am anderen Ende des Steges (15) zur Wasserseite hin mit einem Ringbund (36) begrenzt ist, der das andere Ende des benachbarten Gliedes übergreift.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im einen oder anderen der sich überlappenden En­ den (35) der Gliedaußenwandungen (33) eine Dich­ tungsringaufnahmenut (37) angeordnet ist.

4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der sich überlappenden Enden (35) mit einer Aufschubanfassung (38) versehen ist.