EP0180046A2 - Heizungskessel - Google Patents
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- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/003—Multiple wall conduits, e.g. for leak detection
Definitions
- the invention relates to a heating boiler according to the preamble of claim 1.
- a heating boiler of this type can be found in DE-OS 1 778 832.
- the formation of the heat exchange surface from two shells arranged at a distance from one another is intended to prevent undercooling of the heating gases with a feared formation of condensate if the temperature falls below the dew point.
- a narrowly defined distance between the shells is considered necessary, which may have to be guaranteed by a thin insulating layer, such as an asbestos sheet.
- the effects of cool boiler water on the heating gases are thereby to be reduced without excessive deterioration in the heat transfer from the heating gases to the boiler water.
- the distance can now be chosen to be significantly larger.
- the material with the existing thermal conductivity leads to the same effects as the previous insulation material at larger distances.
- the heat transfer is probably limited, but only so much that the heat exchange surface still fully fulfills its actual purpose.
- a compressed bulk material preferably a quartz powder with different grain sizes, is recommended as the material for the intermediate layer. This then forms a tight packing with sufficient thermal conductivity.
- the thermal conductivity values can be different in different areas due to the different material composition. In zones with higher heating gas temperatures, a material with better thermal conductivity values is recommended than in other zones.
- thermal conductivity values should increase with increasing distances between the two shells. This ensures the necessary heat transfer and still maintains an adequate insulation effect.
- the application of the invention is particularly recommended for heat exchange surfaces made of tubular bodies pushed into one another.
- tubular bodies These are specifically flue gas pipes in boilers.
- the two tubular bodies are inserted into one another and the circumferential gap is sealed at the lower end.
- the space between the standing unit is then filled with the bulk material while vibrating. This creates a good pre-compression of the material.
- the inner tubular body is calibrated to a desired internal dimension, i.e. slightly expanded. This leads to a further compression of the material.
- the finished pipe element can then be stamped as a unit and installed in the boiler.
- the accompanying drawing shows an embodiment of the invention in a single figure as a longitudinal section through a smoke tube.
- the heat exchange surface consists of two spaced-apart shells 1, 2, namely an outer tubular body and an inner tubular body. Since precise dimensional tolerances have been deliberately avoided, the circumferential gap between the tubular bodies is relatively large. The gap is closed at both ends by a weld seam 3, 4 and filled with a material 5 with existing thermal conductivity, namely a bulk material such as quartz powder, in a tight packing. The compression was carried out by vibration during filling and by a subsequent calibration of the inner tube body.
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Abstract
Ein Heizungskessel mit einer Wärmeaustauschfläche aus einer Innenschale (2) und einer Außenschale (1) besitzt zwischen beiden Schalen (1, 2) ein nach deren Zusammenfügen eingebrachtes Material (5) mit vorhandener Wärmeleitfähigkeit. Das Material, vorzugsweise ein verdichtetes Schüttgut wie Quarzpulver, vermindert einen Einfluß des kalten Kesselwassers auf die Heizgase ohne den entgegengesetzten Wärmefluß zu sehr zu behindern.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizungskessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Ein Heizungskessel dieser Art ist der DE-OS 1 778 832 zu entnehmen. Durch die Ausbildung der Wärmeaustauschfläche aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Schalen soll dabei eine Unterkühlung der Heizgase mit einer gefürchteten Kondensatbildung bei Taupunktsunterschreitungen verhindert werden. Hierzu wird ein eng begrenzter Abstand zwischen den Schalen für erforderlich gehalten, der ggf. durch eine dünne Isolierschicht, etwa ein Asbestblatt, zu garantieren ist. Einwirkungen von kühlem Kesselwasser auf die Heizgase sollen dadurch ohne übermäßige Verschlechterung des Wärmeüberganges von den Heizgasen zu dem Kesselwasser vermindert werden.
- Zur Erzielung des vorgeschlagenen, eng begrenzten Abstandes sind recht genaue Fertigungstoleranzen einzuhalten. Das trifft schon bei der Herstellung der Einzelschalen und auch bei der Erstellung der fertigen Wärmeaustauschfläche zu. Speziell ist dieses bei Wärmeaustauschflächen aus ineinander geschobenen Rohrkörpern der Fall. Nur genau tolerierte Rohrkörper können mit dem geforderten geringen Abstand ineinandergefügt und durch ein anschließendes Verformen des Innenrohres auf den gewünschten, noch enger begrenzten Abstand gebracht werden. Somit ist sowohl zur Herstellung der Einzelteile als auch der fertigen Einheit ein sehr großer Aufwand erforderlich.
- Der erforderliche Aufwand zur Erstellung einer doppelschaligen Wärmeaustauschfläche eines Heizungskessels soll verringert werden.
- Erfindungsgemäß wird dieses erreicht durch das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal.
- Statt des bisher erforderlichen, genau definierten Abstandes mit einer gut isolierenden Zwischenschicht kann jetzt der Abstand wesentlich größer gewählt werden. Das Material mit der vorhandenen Wärmeleitfähigkeit führt bei größeren Abständen genau zu denselben Effekten wie das bisherige Isoliermaterial. Der Wärmedurchgang wird wohl begrenzt, jedoch nur soviel, daß die Wärmeaustauschfläche ihren eigentlichen Zweck noch voll erfüllt. Infolge des jetzt vorgesehenen, größeren Abstandes kann mit wesentlich größeren Fertigungstoleranzen gearbeitet werden, weil diese keinen entscheidenden Einfluß mehr auf den Wärmedurchgang haben. Sie sind nämlich klein im Verhältnis zur Schichtstärke des erfindungsgemäß zwischengefügten Materiales. Als Material für die Zwischenschicht empfiehlt sich ein verdichtetes Schüttgut, vorzugsweise ein Quarzpulver mit unterschiedlicher Körnung. Dieses bildet dann eine dichte Packung mit einer noch ausreichenden Wärmeleitfähigkeit.
- Die Wärmeleitwerte können durch unterschiedliche Materialzusammensetzung in unterschiedlichen Bereichen verschieden sein. In Zonen mit höheren Heizgastemperaturen empfiehlt ein Material mit besseren Wärmeleitwerten als in anderen Zonen.
- Ferner sollten die Wärmeleitwerte mit steigenden Abständen zwischen den beiden Schalen ansteigen. Dadurch wird der erforderliche Wärmeübergang gewährleistet und dennoch eine noch ausreichende Isolierwirkung eingehalten.
- Wie schon angedeutet, empfiehlt sich die Anwendung der Erfindung besonders bei Wärmeaustauschflächen aus ineinander geschobenen Rohrkörpern. Das sind speziell Rauchgasrohre in Heizkesseln. Zu deren Herstellung werden die beiden Rohrkörper ineinander gefügt und der umlaufende Spalt am unteren Ende dicht verschlossen. Der Zwischenraum der stehenden Einheit wird dann bei gleichzeitigem Vibrieren mit dem Schüttgut gefüllt. Hierdurch entsteht eine gute Vorverdichtung des Materiales. Nach einem Verschließen des umlaufenden Spaltes am oberen Ende wird der innere Rohrkörper auf ein gewünschtes Innenmaß kalibriert, d.h. geringfügig aufgeweitet. Dieses führt zu einer weiteren Verdichtung des Materiales. Das fertige Rohrelement kann dann als Einheit ggfs. mit Einprägungen versehen und in den Heizungskessel eingebaut werden.
- Die beigefügte Zeichnung stellt in einer einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Längsschnitt durch ein Rauchrohr dar.
- Die Wärmeaustauschfläche besteht aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Schalen 1,2, nämlich einem äußeren Rohrkörper und einem inneren Rohrkörper..Da bewußt auf die Einhaltung genauer Maßtoleranzen verzichtet wurde, ist der umlaufende Spalt zwischen den Rohrkörpern relativ groß. Der Spalt ist an beiden Enden durch eine Schweißnaht 3, 4 verschlossen und mit einem Material 5 mit vorhandener Wärmeleitfähigkeit, nämlich einem Schüttgut wie Quarzpulver, in dichter Packung gefüllt. Das Verdichten erfolgte durch Vibration während des Einfüllens und durch ein nachträgliches Kalibrieren des inneren Rohrkörpers.
Claims (6)
1. Heizungskessel mit einer Wärmeaustauschfläche aus einer Innenschale, einer im Abstand dazu angeordneten Außenschale und einer isolierenden Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem nach dem Zusammenfügen der Außenschale (1) und der Innenschale (2) eingebrachten Material (5) mit vorhandener Wärmeleitfähigkeit besteht.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einem verdichteten Schüttgut, vorzugsweise einem Quarzpulver mit unterschiedlicher Körnung besteht.
3. Heizungskessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Zonen mit höheren Heizgastemperaturen ein Material mit besseren Wärmeleitwerten angeordnet ist als in Zonen mit niedrigeren Heizgastemperaturen.
4. Heizungskessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei größeren Abständen zwischen der Innen- und der Außenschale ein Material mit besseren Wärmeleitwerten eingesetzt ist als bei geringeren Abständen.
5. Verfahren zur Herstellen der Wärmeaustauschfläche eines Heizungskessels mit rohrförmigen Heizgaskanälen nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrkörper als Innenschale (2) mit Abstand in einen Rohrkörper als Außenschale (1) eingefügt und der umlaufende Spalt am unteren Ende dicht verschlossen wird,
daß in den Zwischenraum der stehenden Einheit bei gleichzeitigem Vibrieren ein Material (5) eingefüllt und dann der umlaufende Spalt am oberen Ende dicht verschlossen wird
und daß anschließend der innere Rohrkörper kalibriert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wände der fertigen Doppelrohr-Einheit Einprägungen eingebracht werden, wobei das eingefüllte und verdichtete Material in dem Zwischenraum erhalten bleibt.
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