DE9216765U1

DE9216765U1 - Heizkessel

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Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2002-03-31

Description

(16 672)

Die Neuerung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gemäß Oberbegriff des Schutzanspruch.es 1.

Derartige Heizkessel sind bspw. nach der GB 2 178 145 bekannt. Andere Kesselkonstruktionen dieser Art bestehen dabei entweder nur aus Stahlblech, aus Stahlblech/Gußkombinationen oder aus Guß in spezieller Gliederbauweise. Alle diese Konstruktionen verlangen einen beträchtlichen Investitions- und Fertigungsaufwand. Stahlblech/Gußkombinationen oder reine Gußkonstruktionen in Gliederbauweise haben dabei den Vorteil, daß diese wenig anfällig für Kondensatanfall sind und, soweit es Gußkessel betrifft, keine Schweißarbeit verlangen. Sofern Gußkessel aus hohlen, zu vernippelnden Gliedern zusammengesetzt sind, können diese nicht kernlos ausgeformt werden. Es sind zwar auch Gliederkessel bekannt geworden, deren Glieder kernlos ausgeformt sind, aber abgesehen davon, daß sich hierbei eine entsprechende Anzahl von Dichtflächen zwischen den Gliedern ergibt, ist jedes Glied in sich unterschiedlich temperaturbelastet, da jedes Glied sowohl einen Teil der Feuerraumwand als auch einen Teil der äußeren Wand des wasserführenden Gehäuseinnenraumes bildet, was zur Folge hat, daß an jedem Glied besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um die unterschiedlichen Wärmedehnungen aufnehmen zu können.

Für die vorerwähnten Stahlblech/Gußkombinationen ist ebenfalls ein hoher Aufwand an Investitionsmitteln zur rationellen Fertigung erforderlich, da hierbei sowohl geschweißt als auch gegossen werden muß.

Was den Heizkessel nach der GB 2 178 145 betrifft, so sind dessen zylindrischen Wände extrudiert und verlangen besondere Ringansätze, um die scheibenförmigen Verschlußelemente, die genutet sein müssen, fest mit den beiden zylindrischen Wänden verbinden zu können.

Der Neuerung liegt, ausgehend vom Bauprinzip der eingangs genannten Art, die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel zu schaffen, bei dem trotz der Kombination von Stahlblech und Guß ein Minimum von Schweißarbeit aufgebracht werden muß, bei dem ferner ein Minimum von Dichtungsstellen vorliegt und bei dem die an der Gehäuseausbildung beteiligten Gußteile einfach ausformbar sein sollen.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Bei dieser neuartigen Ausbildung beschränkt sich der erforderliche Schweißarbeitsaufwand lediglich auf das Ver-

legen von Längsschweißnähten für die beiden Stahlblechmäntel. Dichtungsstellen ergeben sich dabei nur an den beiden Enden der Stahlblechmäntel zwischen diesen und den in einfacher Weise kernlos zu gießenden, schalenförmigen Verschlußelementen aus Guß. Da der gasführende Innenraum durch den zweiten, sich von Verschlußelement zu Verschlußelement erstreckenden Stahlblechmantel gebildet wird, ist dieser, wie bekannt, auf einfache Weise ebenfalls denkbar einfach kondensatfest weiter auszubilden, was noch näher erläutert wird.

Da die schalenförmigen Verschlußelemente aus Guß gebildet sind, sind an diesen, ohne daß sich die schalenförmige Gießform wesentlich verkompliziert, brennerseitig die Anschlußelemente für die Kesselverschlußtür und abzugsseitig der Rauchgasabzugsanschlußstutzen und die Vor- und Rücklaufanschlüsse mit angegossen und ferner sind, um für die erforderlichen Spannanker zusätzliche Dichtungsstellen zu vermeiden, vorteilhaft an den äußeren Ringbünden beider Verschlußelemente radial nach außen weisende Fortsätze und zwischen diesen auf den Umfang verteilt Spannanker angeordnet.

In Rücksicht auf die zu beachtenden unterschiedlichen Wärmebeaufschlagungen der beiden Stahlblechmäntel ist der erste Stahlblechmantel an seinen Enden mit radialen Abkröpf ungen versehen, die gegen radiale Sitzflächen der äußeren Ringbünde der Verschlußelemente verspannt sind,

und der zweite Stahlblechmantel ist mit seinen Enden unter Wärmedehnung verschieblich auf axialen Sitzflächen der inneren Ringbünde der Verschlußelemente gelagert, wobei in entsprechenden Ringnuten der Sitzflächen Ringdichtungen eingelegt sind. Durch die inneren, sich axial erstreckenden Sitzflächen einerseits und die sich radial erstreckenden äußeren Sitzflächen der Verschlußelemente andererseits wird auch die Zusammenfügung des ganzen Kessels erleichtert, da die Verschlußelemente zunächst nur auf die Enden des inneren, zweiten Stahlblechmantels führend aufgesetzt werden können und erst danach der äußere, erste Stahlblechmantel in genaue Stellungszuordnung zu den sich radial erstreckenden Sitzflächen gebracht werden muß.

Abgesehen davon, ist durch die neuartige Ausbildung ein Heizkessel geschaffen, der gasseitig die Vorteile eines reinen Gußkessels aufweist, diesbezüglich aber mit sehr einfach auszuformenden Gußteilen auskommt. Die Verwendung von Stahlblech beschränkt sich dabei auf die Ausbildung der einfach herzustellenden beiden Stahlblechmäntel, an denen lediglich eine einfach anzulegende Längsschweißnaht anzubringen ist, um die entsprechenden Blechzuschnitte zu schließen, d.h., für die Zusammenfügung des ganzen Kessels sind keinerlei Schweißverbindungen herzustellen. Eine vergleichende Kostenrechnung hat gezeigt, daß die Herstellung des neuartigen Heizkessels mit niedrigeren Kosten verbunden ist als die Herstellung einer ver-

gleichbaren reinen Stahlblechschweißkonstruktion aber auch als die Herstellung einer im Bauprinzip entsprechenden reinen Gußkonstruktion mit einer Ausführungsform gemäß EP 0 414 925.

Der gesamte neuartige Heizkessel besteht also im wesentlichen aus nur vier problemlos vorzufertigenden Einzelkomponenten, nämlich den beiden Stahlblechmänteln und den beiden Verschlußelementen, die, da es sich um einen einfachen Schalenguß handelt, bzgl. ihrer Wandstärken ausreichend dick ausgelegt werden können, um auf jeden Fall nach beiden Seiten offene Lunker zu vermeiden.

Aufgrund der einfachen Ausbildung der Einzelkomponenten und der einfachen Montage ist ein solcher Heizkessel, insbesondere auch für eine Fertigung in solchen Ländern bzw. für solche Werkstätten geeignet, die über keine aufwendigen Fertigungseinrichtungen und nur im beschränkten Umfang über geschultes Fachpersonal verfügen.

Im Grunde kann ein solcher Kessel von einer einfach eingerichteten Gießerei erstellt werden, der lediglich die beiden Stahlblechmäntel zuzuliefern sind.

Der neuartige Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizkessel;

Fig. 2 vergrößert einen Teilschnitt des Heizkessels auf der Brennerseite;

Fig. 3 vergrößert einen Teilschnitt des Heizkessels auf der Abzugsseite;

Fig. 4 eine Ansicht des Heizkessels in Pfeilrichtung A
gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 eine Ansicht des Heizkessels in Pfeilrichtung B
gemäß Fig. 1.

Der Heizkessel besteht in bekannter Weise aus einem wasserführenden Gehäuse 25, das von einem die Heizgase zum Rauchgasabzug 26 führenden und den Feuerraum 27 enthaltenden Heizgaszug 28 durchgriffen ist, der brennerseitig mit einem den Kesselverschluß 19 tragenden und abzugsseitig mit einem den Rauchgasabzug 26 enthaltenden Verschlußelement 1, 2 verschlossen ist.

Für einen solchen Heizkessel ist nun wesentlich, daß die beiden Verschlußelemente 1, 2 in Form von gegossenen Schalen 3, 3' mit jeweils einem inneren und einem äußeren Ringbund 4, 5 ausgebildet sind, zwischen welchen Ringbünden 4, 5 abgedichtet ein den wasserführenden Innenraum 6 nach außen begrenzender erster Stahlblechmantel 7 und konzentrisch zu diesem ein den wasserführenden Innenraum 6 gegen den die Heizgase führenden Raum 8 begrenzender zweiter Stahlblechmantel 9 angeordnet ist, wobei die bei-

den Verschlußelemente 1, 2 mit Spannankern 10 miteinander gegen die Enden der beiden Stahlblechmäntel 7, 9 verspannt sind. Im zwischen den Verschlußelementen 1, 2 schwimmend gelagerten Stahlblechmantel 9 ist eine dessen Innenfläche 9¹ abdeckende, aus mehreren Ringen 23 bestehende Schale 24 aus korrosionsfestem Material (Grauguß) angeordnet. Diese Ringe 23 sind mit radial nach innen weisenden Längsrippen 23' versehen und bilden zusammen mit der einschiebbaren Brennkammer 29 die zum Rauchgasabzug führenden Heizgaszüge.

An den äußeren Ringbünden 5 beider Verschlußelemente 1, 2 sind radial nach außen weisende Fortsätze 11 angeordnet und zwischen diesen, auf den Umfang verteilt, die die Spannanker 10 bildenden Stangen 12 (siehe Fig. 4, 5). Diese Stangen 12 erstrecken sich beim Ausführungsbeispiel also außerhalb des wasserführenden Innenraumes 6, so daß Abdichtungsmaßnahmen nicht erforderlich sind. Diese Spannanker müssen übrigens nicht als durchgehende Stangen 12, wie dargestellt, ausgebildet sein, sondern es kann sich dabei auch, was nicht besonders dargestellt ist, um relativ kurze, etwas abgekröpfte Spannankerstücke handeln, die direkt mit ihrem abgekröpften Ende an den Stahlblechmantel 7 angeschweißt werden können.

Was nun die Einbindung der beiden Stahlblechmäntel 7, 9 und insbesondere die "schwimmende" Einbindung des des inneren zweiten Stahlblechmantel 9 im einzelnen betrifft,

so wird hierzu auf die vergrößerten ^Darstellungen in den Fig. 2, 3 verwiesen. Hiernach ist der erste Stahlblechmantel 7 an seinen Enden mit radialen Abkröpfungen 13 versehen, die gegen die radialen Sitzflächen 14 der äußeren Ringbünde 5 der Verschlußelemente 1, 2 verspannt sind. Der zweite Stahlblechmantel 9 ist demgegenüber mit seinen Enden, unter Wärmedehnung verschieblich, auf axialen Sitzflächen 15 der inneren Ringbünde 4 gelagert.

In den Sitzflächen 14, 15, d.h., in entsprechenden Nuten sind dabei geeignete Ringdichtungen 30, 31, wie dargestellt angeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat der Stahlblechmantel 9 in bezug auf das Verschlußelement 1 etwas Spiel, so daß sich dieser Stahlblechmantel 9 problemlos ausdehnen kann, d.h., der Stahlblechmantel 9 ist "schwimmend" im Kessel zwischen den beiden Verschlußelementen gelagert. In Rücksicht auf eine gute und dichte Passung sind die Enden 21 des zweiten Stahlblechmantels 9 mit überdrehten Sitzflächen 22 versehen.

Zwecks einfacher konzentrischer Einpaßbarkeit des ersten Stahlblechmantels 7 zwischen den Verschlußelementen 1, 2 sind an den äußeren Ringbünden 5 die radialen Sitzflächen 14 nach außen begrenzende, axial orientierte Sitzflächenbegrenzungsstege 16 angeordnet.

Wie ersichtlich, stellen die Verschlußelemente 1, 2 gießtechnisch einfach und vor allem kernlos herzustellende

Schalen 3, 3' dar, wobei am abzugsseitigen Verschlußelement 2 außer den Vorlauf- und Rücklaufanschlußstutzen 20 Aufnahmeräume (nicht dargestellt) für Kesselzubehörteile, wie Umwälzpumpe, Rücklaufbeimischer, Schwerkraftbremse, mit ausgeformt sein können, und das brennerseitige Verschlußelement 1 weist integral einen Ringsteg 17 und Anschlußelemente 18 für den Kesselverschluß 19 auf.

Wie nach Fig. 1 ohne weiteres vorstellbar, sind die beiden Stahlblechmäntel 7, 9 für die Endmontage des Heizkessels einfach zwischen den beiden Verschlußelementen 1, 2 konzentrisch anzuordnen, die dann mit den Spannankern 10 gegeneinander dicht verspannt werden.

Die bevorzugte Auskleidung des ersten Stahlblechmantels 9 mit Ringen 23 aus Guß erfolgt dabei vor dem Einbau dieses Stahlblechmantels 9 zwischen die Verschlußelemente. Solche Ringe 23 sind zwar bekannt, diese können aber bei der vorliegenden Kesselkonstruktion und im Gegensatz zu seinen Stahlblechschweißkonstruktionen von Kesselgehäusen, wie vorerwähnt, vorher in den Stahlbechmantel 9 eingesetzt werden, d.h., der Einbau dieser Ringe 23 kann außerhalb einer Fertigungsstraße erfolgen, der lediglich diese vorgefertigte Gesamtkomponente für die Gasführung zugeführt werden muß.

Claims

(16 672) Heizkessel Schutzansprüche:

1. Heizkessel zum Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse, das von einem die Heizgase zum Rauchgasabzug führenden und den Feuerraum enthaltenden Heizgaszug durchgriffen ist, der brennerseitig mit einem den Kesselverschluß tragenden und abzugsseitig mit einem den Rauchgasabzug enthaltenden Verschlußelement verschlossen ist, wobei die Verschlußelemente (1, 2) in Form von gegossenen Schalen (3, 3¹) ausgebildet sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Verschlußelemente (1, 2) mit jeweils einem inneren und einem äußeren Ringbund (4, 5) ausgebildet sind, zwischen welchen Ringbünden (4, 5) abgedichtet ein den wasserführenden Innenraum (6) nach außen begrenzender erster Stahlblechmantel (7) und konzentrisch zu diesem ein den wasserführenden Innenraum (6) gegen den die Heizgase führenden Raum (8) begrenzender zweiter Stahlblechmantel (9) angeordnet ist, wobei die beiden Verschlußelemente (1, 2) mit Spannankern (10) gegen die Enden der beiden Stahlblechmäntel (7, 9) verspannt und an den äußeren Ring-

bünden (5) beider Verschlußelemente (1, 2) radial nach außen weisende Fortsätze (11) und zwischen diesen, auf dem Umfang verteilt, Spannanker (10) bildende Stangen (12) angeordnet sind, und daß ferner der erste Stahlblechmantel (7) an seinen Enden mit radialen Abkröpfungen (13) versehen ist, die gegen radiale Sitzflächen (14) der äußeren Ringbünde (5) verspannt sind, während der zweite Stahlbechmantel (9) mit seinen Enden, unter Wärmedehnung verschieblich, auf axialen Sitzflächen (15) der inneren Ringbünde (4) gelagert ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß an den äußeren Ringbünden (5) die radialen Sitzflächen (14) nach außen begrenzende, axial orientierte Sitzflachenbegrenzungsstege (16) angeordnet sind.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß am brennerseitigen Verschlußelement (1) ein Ringsteg (17) und Anschlußelemente (18) für den Kesselverschluß (19) mit angegossen sind.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß am abzugsseitigen Verschlußelement (2) außer den

Vorlauf- und Rücklaufanschlußstutzen (20) Aufnahmeräume für Kesselzubehörteile, wie Umwälzpumpe, Rücklaufbeimischer, Schwerkraftbremse mit ausgeformt sind.

5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Enden (31) des zweiten Stahlblechmantels (9) mit überdrehten Sitzflächen (22) versehen sind.

6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß im zwischen den Verschlußelementen (1, 2) schwimmend gelagerten Stahlblechmantel (9) eine dessen Innenfläche (9¹) abdeckende, vorzugsweise aus mehreren Ringen (23) bestehende Schale (24) aus korrosionsfestem Material angeordnet ist.