DE4400400A1

DE4400400A1 - Three-pass boiler

Info

Publication number: DE4400400A1
Application number: DE4400400A
Authority: DE
Inventors: Helmut Prof Dr Ing Burger; Robert Hofmann
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1994-01-08
Filing date: 1994-01-08
Publication date: 1995-07-13
Also published as: EP0662592B1; ATE155869T1; EP0662592A1; DE59403458D1; ES2105482T3

Abstract

The heating boiler has a water-conducting housing with a combustion chamber forming the first draught. Remote from the burner, draught apertures (5) lead to the second draught (4) in channels (4') encompassing the combustion chamber. To the second draught, the third draught (6) in channels (6') encompassing the combustion chamber extends in parallel. The channels of the second draught are dimensioned to the burner side with reducing cross-section (Q) and between these channels the channels of the third draught to the draught side with reducing cross-section (7). The outflow cross-sections (7) of the second draught correspond to the inflow cross-sections (8) of the third draught.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dreizug-Heizkessel, beste hend aus einem wasserführenden Gehäuse mit einer den er sten Zug bildenden Brennkammer mit brennerfernen, zum zweiten in Kanäle gegliederten, die Brennkammer umfassen den Zug führenden Abzugsöffnungen, zu welchem zweiten Zug der dritte, ebenfalls in Kanäle gegliederte und eben falls die Brennkammer umfassende Zug parallel erstreckt ist.The invention relates to a three-pass boiler, best consisting of a water-bearing housing with a he Most train forming combustion chamber with distant burner to second divided into channels that include the combustion chamber the train leading trigger openings, to which second train the third, also divided into channels and level if the combustion chamber comprehensive train extends in parallel is.

Derartige Dreizug-Heizkessel sind bspw. nach der CH-PS 485 182 bekannt. Unter "parallel erstreckt" bzgl. des dritten Zuges ist dabei zu verstehen, daß sich die Kanäle des dritten Zuges zwischen den Kanälen des zweiten Zuges erstrecken, d. h., die Heizgase durchströmen die Brennkam mer und die beiden Folgezüge jeweils im Gegenstrom. Der Gegebenheit, daß sich die Heizgase auf ihrem Weg zum Heizgasabzug abkühlen, also ihr Volumen reduzieren, ist bislang und soweit bekannt nur durch Heizgaszugeinsätze entsprochen worden, deren Dichteanordnung zur Abzugsseite hin zunimmt, oder daß man den Querschnitt bspw. des drit ten Zuges kleiner bemißt als den des zweiten Zuges. So weit bekannt wurde Letzteres nur dadurch erreicht, daß man für den dritten Zug mehrere, entsprechend quer schnittskleine Rohre im wasserführenden Gehäuse einbauen mußte.Such three-pass boilers are, for example, according to the CH-PS 485 182 known. Under "extends parallel" with respect to The third move is to understand that the channels of the third train between the channels of the second train extend, d. that is, the heating gases flow through the combustion chamber mer and the two subsequent trains each in countercurrent. Of the The fact that the heating gases on their way to Cooling off the hot gas fume cupboard, i.e. reducing its volume so far and as far as is known only through heating gas train inserts has been met, their density arrangement to the trigger side increases, or that the cross-section, for example, the third the third train is smaller than that of the second train. Like this the latter was only widely known that one for the third move, correspondingly across Install small pipes in the water-bearing housing had to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreizug- Heizkessel der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern und auszubilden, daß der gesamte Strömungsweg hinter der Brennkammer kontinuierlich dem abnehmenden Heizgasvolumen und der sich damit mindernden Strömungsge schwindigkeit der Heizgase angepaßt ist, d. h. eine weit gehend gleiche Strömungsgeschwindigkeit auf der ganzen Weglänge erreichbar sein soll.The invention has for its object a three-pass Boiler of the type mentioned to ver improve and train that entire flow path behind the combustion chamber the continuously decreasing Heating gas volume and the resulting reducing flow speed of the heating gases is adjusted, d. H. a far going same flow rate all over Path length should be reachable.

Diese Aufgabe ist mit einem Dreizug-Heizkessel der gat tungsgemäßen Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kanäle des zweiten Zuges zur Brennerseite hin mit ab nehmenden Querschnitten und - zwischen diesen Kanälen die Kanäle des dritten Zuges zur Abzugsseite hin mit abneh menden Querschnitten bemessen sind, wobei die Abström querschnitte des zweiten Zuges den Zuströmquerschnitten des dritten Zuges entsprechen.This task is the gat with a three-pass boiler appropriate type according to the invention in that the channels of the second train down to the burner side taking cross sections and - between these channels the Channels of the third train to the trigger side with decrease menden cross sections are dimensioned, the outflow cross-sections of the second train the inflow cross-sections of the third move.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird also die in Draufsicht und im Längsquerschnitt konische Form der Kanäle des zweiten Zuges ausgenutzt, um mit den umgekehrt konischen Zwischenräumen zwischen diesen konischen Kanä len des zweiten Zuges die konischen Kanäle des dritten Zuges zu bilden. Da die Abströmquerschnitte der den zwei ten Zug bildenden Kanäle den Zuströmquerschnitten der Kanäle des dritten Zuges entsprechen, ergibt sich also ein sich insgesamt kontinuierlich verengender Strömungs weg für die Heizgase, d. h., diese passieren die Wärme übergangsflächen mit weitestgehend gleicher Strömungsge schwindigkeit, was auch insgesamt mit einem verbesserten Wärmeübergang verbunden ist und damit eine kompakte Bau weise derartiger Kessel ermöglicht.In this training according to the invention, the in Top view and in the longitudinal cross section conical shape of the Channels of the second train exploited to reverse with the conical spaces between these conical channels len the second train the conical channels of the third Train. Since the outflow cross sections of the two channels forming the inflow cross sections of the Correspond to channels of the third train, so there is an overall continuously narrowing flow away for the heating gases, d. that is, they pass through the heat Transition areas with largely the same flow area dizziness, which also improved overall Heat transfer is connected and therefore a compact construction such boiler allows.

Der erfindungsgemäße Dreizug-Heizkessel und dessen vor teilhaften und praktischen Ausführungsformen werden nach folgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert.The three-pass boiler according to the invention and its front partial and practical embodiments are given after following based on the graphic representation of execution tion examples explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Dreizug-Heizkes sel längs Linie I-I in Fig. 3; . Fig. 1 is a longitudinal section through a three-pass Heizkes sel along line II in Figure 3;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in "Abwicklung" darge stellten, den zweiten und dritten Zug bildenden Kanäle; Figure 2 is a plan view of the Darge presented in "settlement", the second and third train forming channels.

Fig. 3 einen Schnitt durch den Dreizug-Heizkessel längs Linie III-III in Fig. 1; Fig. 3 is a section through the three-pass boiler line III-III in Fig. 1;

Fig. 4A-C Schnitte unterschiedlicher Ausführungsformen der zweiten und dritten Züge aus Stahlblech; FIGS. 4A-C sections of different embodiments of the second and third trains of sheet steel;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Guß-Ausführungsform der heizgasführenden Räume; Fig. 5 is a section through a cast embodiment of the heizgasführenden spaces;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine besondere Guß- Ausführungsform und Fig. 6 shows a longitudinal section through a special cast embodiment and

Fig. 7A, B weitere Schnitte durch Guß-Ausführungsformen. Fig. 7A, B further cuts by casting embodiments.

Der Dreizug-Heizkessel besteht gemäß Fig. 1 aus einem wasserführenden Gehäuse 1 mit einer den ersten Zug 2 bil denden Brennkammer 3 mit brennerfernen, zum zweiten in Kanäle 4′ gegliederten, die Brennkammer 3 umfassenden Zug 4 führenden Abzugsöffnungen 5, zu welchem zweiten Zug 4 der dritte, ebenfalls in Kanäle 6′ gegliederte und eben falls die Brennkammer 3 umfassende′ Zug 6 parallel er streckt ist. Nicht dargestellt ist der Brennkammerver schluß mit dem Brenner.The three-pass boiler according to FIG. 1 consists of a water-bearing housing 1 with a first train 2 bil dend combustion chamber 3 with burner remote, for the second in channels 4 'divided, the combustion chamber 3 comprehensive train 4 leading exhaust openings 5 , to which second train 4th the third, also divided into channels 6 'and just in case the combustion chamber 3 comprising' train 6 parallel he stretches. The combustion chamber connection with the burner is not shown.

Für einen solchen Dreizug-Heizkessel ist nun wesentlich, und dies gilt für alle nachfolgend beschriebenen Ausfüh rungsformen, daß gemäß "Abwicklungsdarstellung" in Fig. 2 die Kanäle 4′ des zweiten Zuges 4 zur Brennerseite hin mit abnehmenden Querschnitten Q und zwischen diesen Kanä len 4′ die Kanäle 6′ des dritten Zuges 6 zur Abzugsseite hin mit abnehmenden Querschnitten Q bemessen sind, wobei die Abströmquerschnitte 7 des zweiten Zuges 4 den Zu strömquerschnitten 8 des dritten Zuges 6 entsprechen.For such a three-pass boiler is now essential, and this applies to all the embodiments described below, that according to the "development view" in FIG. 2, the channels 4 'of the second train 4 to the burner side with decreasing cross sections Q and between these channels 4 'The channels 6 ' of the third train 6 are dimensioned towards the discharge side with decreasing cross sections Q, the outflow cross sections 7 of the second train 4 corresponding to the flow cross sections 8 of the third train 6 .

Abgesehen von den Überströmbereichen zwischen den Ab ström- und Zuströmquerschnitten 7, 8 ergibt sich durch diese Ausbildung der Kanäle 4′, 6′ eine kontinuierliche Verengung des gesamten Strömungsweges von den Abzugsöff nungen 5 am Ende der Brennkammer 3 bis zu den Ausmündun gen 8′ des dritten Zuges, von denen aus die Heiz- bzw. Abgase in den Abzugsstutzen 20 des Gehäuses 1 gelangen. Dieser gesamte Strömungsweg wird mit im wesentlichen gleicher Strömungsgeschwindigkeit von den Heizgasen pas siert. Apart from the overflow areas between the flow and inflow cross sections 7 , 8 , this design of the channels 4 ', 6 ' results in a continuous narrowing of the entire flow path from the trigger openings 5 at the end of the combustion chamber 3 to the openings 8 'of the third train, from which the heating or exhaust gases get into the exhaust pipe 20 of the housing 1 . This entire flow path is pas siert with essentially the same flow rate from the heating gases.

In den Fig. 3 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsfor men dargestellt.In Figs. 3 to 7 are shown different Ausführungsfor men.

Gemäß Fig. 4A, B sind die Kanäle 4′, 6′ der Züge 4, 6 durch auf die Brennkammerwand 3′ oder auf einen die Kanäle 4′, 6′ zur Wasserseite begrenzenden Außenmantel 9 wärmeleitend aufgesetzte Stege 10 begrenzt, und die freien Enden 10′ der Stege 10 stehen in Wärmeleitkontakt mit dem Außenmantel 9 oder der Brennkammerwand 3′. Dabei können, wie ebenfalls dargestellt, die freien Enden 10′ der Stege 10 als abgekröpfte Anlagestreifen 10′′ zum Au ßenmantel 9 oder zur Brennkammerwand 3′ ausgebildet sein. Beim Zuschnitt der Stege 10 ist zu berücksichtigen, daß sich diese nicht auf geraden Zylindermantellinien, son dern längs sehr steiler Schraubenlinien erstrecken.According to Fig. 4A, B, the conduits 4 ', 6' of the coating 4 'is limited 6 through the combustion chamber wall 3' or at one of the channels 4 '6 to the water side limiting outer jacket 9 thermally conductive patch webs 10, and the free ends 10 'of the webs 10 are in thermal contact with the outer jacket 9 or the combustion chamber wall 3 '. It can, as also shown, the free ends 10 'of the webs 10 as a bent contact strip 10 ''to the outer shell 9 or to the combustion chamber wall 3 '. When cutting the webs 10 , it should be taken into account that they do not extend along straight cylindrical surface lines, but along very steep helical lines.

Wie in Fig. 4C dargestellt, können die Kanäle 4′, 6′ der Züge 4, 6 durch im Querschnitt u-förmige Faltungen 11 der Brennkammer 3 konzentrisch umgebenden Wand 12 gebil det, die Freiflächen 13 zwischen den Faltungen 11 mit Ab deckstreifen 14 verschlossen und alle Kanäle 4′, 6′ mit einem Außenmantel 9′ umschlossen sind. Diese Faltungen 11 werden an einem entsprechend bemessenen Blechzuschnitt mit geeigneten Falteinrichtungen angebracht, wonach dann dieser gefaltete Blechzuschnitt gerundet und mit einer Längsschweißnaht endlos gemacht wird. Erst dann werden die entsprechend zugeschnittenen Abdeckstreifen 14 einge schweißt, wofür punktuelle Anschweißungen genügen, da sich diese Abdeckstreifen 14 nur auf der Gasseite befin den.As shown in Fig. 4C, the channels 4 ', 6 ' of the trains 4 , 6 gebil det by cross-sectionally U-shaped folds 11 of the combustion chamber 3 surrounding wall 12 , the open spaces 13 between the folds 11 with cover strips 14 closed and all channels 4 ', 6 ' are enclosed by an outer jacket 9 '. These folds 11 are attached to a correspondingly dimensioned sheet metal blank with suitable folding devices, after which this folded sheet metal blank is rounded and made endless with a longitudinal weld seam. Only then are the appropriately tailored cover strips 14 welded in, for which spot welds are sufficient, since these cover strips 14 are located only on the gas side.

Außerdem ist es unter Verweis auf Fig. 3 auch möglich, die Kanäle 4′, 6′ durch auf die Brennkammerwand 3′ oder durch auf einen Außenmantel 9 aufgesetzte, im Querschnitt u-förmige Profile 15 gebildet und die Freiflächen 13 zwi schen den Profilen 15 durch Abdeckstreifen 16 oder durch eine brennkammerseitige oder wasserseitige Begrenzungs wand 17 verschlossen sind. Dargestellt ist in Fig. 3 nur die Ausführungsform, bei der die Profile 15 auf den Au ßenmantel 9 aufgesetzt sind.In addition, it is also possible with reference to Fig. 3, the channels 4 ', 6 ' by the combustion chamber wall 3 'or by an outer casing 9 , cross-sectionally U-shaped profiles 15 and the free areas 13 between the profiles 15th are closed by cover strips 16 or by a combustion chamber-side or water-side boundary wall 17 . Is shown in Fig. 3, only the embodiment in which the profiles are placed on the Au 15 ßenmantel. 9

Die Kanäle 4, 6′ können aber auch gemäß Fig. 5 in einen Gußkörper 18 eingeformt sein, der in geeigneter Weise und entsprechend abgedichtet in das Gehäuse 1 aus Stahlblech oder ebenfalls aus Guß eingebaut wird. Vorteilhafter wird jedoch gemäß Fig. 6 der Gußkörper 18 aus mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Teilen T gebildet, und diese Teile T sind in einem Stahlblechmantel 19 wärmelei tend angeordnet, und zwar vorzugsweise eingeschrumpft.The channels 4 , 6 'but can also be molded according to FIG. 5 in a cast body 18 , which is installed in a suitable manner and sealed in the housing 1 made of sheet steel or cast iron. More advantageous, however is shown in FIG. 6 of the cast body 18 made of at least two axially successively disposed portions T are formed, and these parts T are arranged in a sheet steel jacket 19 tend wärmelei, preferably shrunk.

Schließlich ist die Ausbildung sich zur Abzugsseite hin kontinuierlich verengender Kanäle 4′, 6′ auch gemäß Fig. 7A, B zu verwirklichen, wobei die Kanäle 4′, 6′ von Guß rippen 21 begrenzt werden und durch Stahlblechmäntel 22 zur Brennkammer 3 (Fig. 7A) oder zur Wasserseite hin (Fig. 7B) verschlossen sind. Finally, the formation towards the discharge side continuously narrowing channels 4 ', 6 ' can also be realized according to FIGS . 7A, B, the channels 4 ', 6 ' being delimited by cast ribs 21 and by sheet steel jackets 22 to the combustion chamber 3 ( Fig. 7A) or towards the water side ( Fig. 7B) are closed.

Die Ausbildung des Dreizug-Heizkessels nach Fig. 40 ist insofern besonders vorteilhaft, weil damit der Gefahr von Kondensatbildung entgegengewirkt werden kann, nämlich dadurch, daß der dritte Zug 6 in den Faltungsbereichen der u-förmigen Faltungen 11 ange ordnet wird, wo die Basisstege 11′ dieser Faltungen mit dem Außenmantel 9′ in Wärmeleitkontakt stehen d. h., es ergibt sich dadurch Doppelschaligkeit mit "gebremsten" Wärmeübergang im kondensatkritischen Be reich des dritten Zuges 6.The formation of the three-pass boiler according to FIG. 40 is particularly advantageous in that it can counteract the risk of condensate formation, namely in that the third move 6 is arranged in the folding areas of the U-shaped folds 11 , where the base webs 11th 'These folds with the outer jacket 9 ' are in thermal contact, that is, it results in double-skin with "braked" heat transfer in the condensate-critical loading area of the third train 6th

Im übrigen bestünde bei den Gußausführungen gemäß Fig. 5, 6 die Möglichkeit, die dortigen Basisstege 11′ dicker auszubilden als die im Bereich der den zwei ten Zug 4 bildenden Kanäle 4′, und zwar unabhängig davon, ob der Gußkörper oder die Gußkörperteile T von einem Stahlblechmantel 19 umgeben sind (Doppel schaligkeit) oder nicht.'Thicker form than the forming in the area of the two ten train 4 channels 4' for the rest would be in the Gußausführungen according to Fig. 5, 6, the possibility of the local base webs 11, regardless of whether the casting or the Gußkörperteile T of a steel sheet jacket 19 are surrounded (double shell) or not.

Claims

1. Three-pass boiler, consisting of a water-guiding housing ( 1 ) with a first train ( 2 ) bil forming combustion chamber ( 3 ) with distant burner, divided into two channels ( 4 '), the combustion chamber ( 3 ) comprehensive train ( 4 ) leading discharge openings ( 5 ), to which second train ( 4 ) the third, also in channels ( 6 ') and also the Brennkam mer ( 3 ) comprising train ( 6 ) extends in parallel, characterized in that the channels ( 4 ') of the second train ( 4 ) towards the burner side with decreasing cross sections (Q) and between these channels ( 4 ') the channels ( 6 ') of the third train ( 6 ) towards the trigger side with decreasing cross sections (Q) are dimensioned, the flow cross sections ( 7 ) of the second train ( 4 ) correspond to the flow cross sections ( 8 ) of the third train ( 6 ).

2. Three-pass boiler according to claim 1, characterized in that the channels ( 4 ', 6 ') of the trains ( 4 , 6 ) through on the combustion chamber wall ( 3 ') or on the channels ( 4 ', 6 ') to the water side delimiting outer jacket ( 9 ) heat-conducting webs ( 10 ) are limited and the free ends ( 10 ') of the webs ( 10 ) are in heat conducting contact with the outer jacket ( 9 ) or the combustion chamber wall ( 3 ').

3. Three-pass boiler according to claim 2, characterized in that the free ends ( 10 ') of the webs ( 10 ) as abge cranked contact strips ( 10 '') to the outer jacket ( 9 ) or to the combustion chamber wall ( 3 ') are formed.

4. three-pass boiler according to claim 1, characterized in that the channels ( 4 ', 6 ') of the trains ( 4 , 6 ) by cross-sectionally U-shaped folds ( 11 ) of the Brennkam merwand ( 3 ') or by folds ( 11 ) a wall ( 12 ) concentrically surrounding the combustion chamber ( 3 ) is formed, the open areas ( 13 ) between the folds ( 11 ) are closed with cover strips ( 14 ) and all channels ( 4 ', 6 ') with an outer jacket ( 9 ' ) are closed.

5. Three-pass boiler according to claim 1, characterized in that the channels ( 4 ', 6 ') by wall on the combustion chamber ( 3 ') or by an outer jacket ( 9 ) on, in cross-section U-shaped profiles ( 15th ) forms ge and the open spaces ( 13 ) between the profi len ( 15 ) by cover strips ( 16 ) or by a combustion chamber or water-side boundary wall ( 17 ) are closed.

6. Three-pass boiler according to claim 1, characterized in that the channels ( 4 ', 6 ') in a cast body ( 18 ) are formed.

7. Three-pass boiler according to claim 6, characterized in that the cast body ( 18 ) is formed from at least two axially one behind the other parts (T) and these parts (T) are arranged in a sheet steel jacket ( 19 ) in a heat-conducting manner.

8. three-pass boiler according to claim 4, characterized in that the channels ( 6 ') of the third train ( 6 ) are arranged where the U-shaped folds ( 11 ) with their base webs ( 11 ') on the outer jacket ( 9 ') stay in contact.