EP1288586A2 - Gusseisener Gliederheizkessel - Google Patents

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EP1288586A2
EP1288586A2 EP02016182A EP02016182A EP1288586A2 EP 1288586 A2 EP1288586 A2 EP 1288586A2 EP 02016182 A EP02016182 A EP 02016182A EP 02016182 A EP02016182 A EP 02016182A EP 1288586 A2 EP1288586 A2 EP 1288586A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
heating gas
cast iron
sectional boiler
boiler according
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EP02016182A
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EP1288586B1 (de
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Oliver Bachmann
Gerhard Jung
Gerhold Kolbe
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Robert Bosch GmbH
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Buderus Heiztechnik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/30—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle being built up from sections
    • F24H1/32—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle being built up from sections with vertical sections arranged side by side

Definitions

  • the invention relates to a cast iron sectional boiler according to the preamble of Claim 1.
  • Such sectional heating boilers consist of several integrally cast boiler sections, which are arranged one behind the other, connected on the water side by hubs and are in contact with each other on the hot gas side with the usual sealing zones. In doing so the water channels and pockets formed by the boiler sections between the boiler return and flows through the boiler flow.
  • the sectional boiler can be one lower boiler return and an upper boiler feed, preferably in of the respective hub.
  • the heating gases flow over from the combustion chamber downstream heating gas flues to an exhaust pipe.
  • boiler sections are arranged in series one behind the other.
  • All boiler sections have similar external dimensions in these embodiments because they cover the whole Boiler cross section forming parts of the combustion chamber, heating gas flues and water chamber.
  • boilers for low power ranges are known, which consist of only two or there is even only one boiler section, for example according to DE 297 21 898 U1.
  • the invention has for its object a cast iron sectional boiler as a compact boiler to create the largest possible heat exchanger surface with the smallest possible volume has.
  • the cast iron sectional boiler is characterized by a bowl-shaped Combustion chamber element to form a combustion chamber from the other boiler elements Distance includes and is connected to the same via hubs. By the distance to the surrounding limbs at least one heating gas flue is formed.
  • the shell-shaped combustion chamber element essentially forms the rear wall of the combustion chamber and is at least with openings for the hot gas transfer from the combustion chamber provide a hot gas flue.
  • This is arranged in a ring around the combustion chamber and divided into flow channels with associated ribs on the links.
  • the heating gases step out of the combustion chamber into a separate flow channel as a second heating gas flue and are directed to the front of the boiler. From there they flow in a deflection in the area of the front member in a further divided flow channel as a third heating gas flue to the exhaust pipe in the rear section.
  • Both the second and the third hot gas flue can each consist of several flow channels exist, which alternate around the combustion chamber and associated with Ribs and / or channels on or in the limbs are separated from each other.
  • Each flow channel in the side area goes as part of the second heating gas flue. in a further, assigned flow channel as part of the third heating gas flue, which runs to the exhaust pipe in the rear limb.
  • the transition takes place in the deflection zone between the outside of the front member and the combustion chamber door, which for example is provided with a correspondingly designed insulating plate on the inside.
  • the exhaust pipe is in the rear link, preferably between the openings with the associated, delimiting ribs arranged in the hot gas flue.
  • the general rule is that the ribs and / or sealing strips between the individual hot gas flow channels do not have to be completely gas-tight.
  • Heating gases are important so that even low leakage or direct currents are permitted can.
  • a compact boiler is created with the cast iron sectional boiler according to the invention.
  • the largest possible heat exchanger surface is available with the smallest possible volume available and by adding more middle links the performance can still be enlarged.
  • the three-pass boiler principle is implemented in a very tight space. Through the bowl-shaped combustion chamber member, which has a hemispherical water space has two outwardly projecting arms to the upper and lower hub is connected, large parts of the combustion chamber are cooled intensively.
  • All hot gas flues are easy to clean and accessible via the front link.
  • An adjustment special system and especially exhaust gas path conditions can be used if required by inserting heating gas steering elements into the heating gas flues from the front.
  • the cast iron sectional boiler consists of an annular front link 1, one Rear member 2 and a cup-shaped combustion chamber member 3, which to form a Combustion chamber 4 is covered by the members 1, 2 at a distance. With any number The boiler output can be increased by additional middle links (not shown) become. These are then inserted between the front link 1 and the intermediate link 3. The water spaces of all links 1, 2, 3 are connected to one another by hubs 5, 6. For this purpose, the bowl-shaped combustion chamber member 3 has two outwardly projecting water arms 7 for connecting the hemispherical water space to the upper and lower Hub 5, 6.
  • At least one annular heating gas flue which is also the links 1, 2 or their water spaces penetrates and a connection between the combustion chamber 4 and the exhaust pipe 8 in the rear member 2.
  • the heating gases first pass through two openings 9 in the shell-shaped combustion chamber member 3 from the combustion chamber 4 into two divided flow channels, the second Form heating gas flue 10, and are each in the lateral area of the combustion chamber 4th directed to the front of the boiler. From there they flow into the Area of the front member 1 in the third heating gas flue 11, consisting of two further divided Flow channels in the upper and lower area of the boiler, for flue gas connections 8 in the rear link 2.
  • the second and third hot gas flues 10, 11 are with associated ribs 12 separated from each other.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein gusseisernen Gliederheizkessel, bestehend aus einem ringförmigen Vorderglied (1), gegebenenfalls aus mindestens einem ähnlich gestalteten Mittelglied und einem schalenförmigen Hinterglied (2), deren Wasserräume durch Naben (5, 6) miteinander verbunden sind und die einen Brennraum (4) mit im Wesentlichen umgebenden Heizgaszügen (10,11) bilden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gusseisernen Gliederheizkessel als Kompaktkessel zu schaffen, der bei möglichst kleinem Volumen eine möglichst große Wärmetauscherfläche besitzt. Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, dass ein schalenförmiges Brennraumglied (3) zur Ausbildung eines Brennraumes (4) von den Gliedern (1, 2) mit Abstand umfasst und über Naben (5, 6) mit denselben verbunden ist und dass durch den Abstand zu den weiteren Gliedern (1, 2) mindestens ein Heizgaszug (10, 11) ausgebildet wird. Dabei bildet das schalenförmige Brennraumglied (3) im Wesentlichen die Rückwand des Brennraumes (4) und ist mit Durchbrechungen (9) für den Heizgasübertritt aus dem Brennraum (4) in mindestens einen Heizgaszug (10) versehen. Dieser ist ringförmig um den Brennraum (4) angeordnet und mit zugeordneten Rippen (12) an den Gliedern (1, 2, 3) in Strömungskanäle aufgeteilt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen gusseisernen Gliederheizkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Gliederheizkessel bestehen aus mehreren einstückig gegossenen Kesselgliedern, welche hintereinander angeordnet, wasserseitig durch Naben miteinander verbunden sind und heizgasseitig mit üblichen Dichtungszonen aneinander anliegen. Dabei werden die von den Kesselgliedern gebildeten Wasserkanäle und -taschen zwischen dem Kesselrücklauf und dem Kesselvorlauf durchströmt. Einerseits können die Gliederheizkessel einen unteren Kesselrücklauf und einen oben angeordneten Kesselvorlauf, vorzugsweise in der jeweiligen Nabe, besitzen. Andererseits ist auch eine gemeinsame Anordnung der beiden Anschlüsse in der oberen Nabe möglich. Die Heizgase strömen vom Brennraum über nachgeschaltete Heizgaszüge zu einem Abgasstutzen.
Bei allen bisherigen Kesseln dieser Art sind Kesselglieder in Reihe hintereinander angeordnet. Es gibt ein ringförmiges Vorderglied mit einer Brennraumtür, je nach Leistungsgröße ein oder mehrere ähnlich gestaltete Mittelglieder sowie ein Hinterglied. Dabei erstreckt sich der Brennraum durch Vorder- und Mittelglieder bis zum Hinterglied, welches mit seiner schalenförmigen Gestaltung den Boden des Brennraumes bildet. Alle Kesselglieder besitzen bei diesen Ausführungsformen ähnliche äußere Abmessungen, weil sie über den gesamten Kesselquerschnitt Teile von Brennraum, Heizgaszügen und Wasserraum bilden. Weiterhin sind auch Kessel für niedrige Leistungsbereiche bekannt, die aus nur zwei oder gar nur einem Kesselglied bestehen, etwa nach der DE 297 21 898 U1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gusseisernen Gliederheizkessel als Kompaktkessel zu schaffen, der bei möglichst kleinem Volumen eine möglichst große Wärmetauscherfläche besitzt.
Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der gusseiserne Gliederheizkessel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein schalenförmiges Brennraumglied zur Ausbildung eines Brennraumes von den anderen Kesselgliedern mit Abstand umfasst und über Naben mit denselben verbunden ist. Durch den Abstand zu den umgebenden Gliedern wird mindestens ein Heizgaszug ausgebildet.
Das schalenförmige Brennraumglied bildet im Wesentlichen die Rückwand des Brennraumes und ist mit Durchbrechungen für den Heizgasübertritt aus dem Brennraum in mindestens einen Heizgaszug versehen. Dieser ist in Ringform um den Brennraum angeordnet und mit zugeordneten Rippen an den Gliedern in Strömungskanäle aufgeteilt. Die Heizgase treten aus dem Brennraum in einen abgeteilten Strömungskanal als zweiten Heizgaszug ein und werden zur Vorderseite des Kessels geleitet. Von dort aus strömen sie nach einer Umlenkung im Bereich des Vordergliedes in einem weiteren abgeteilten Strömungskanal als dritten Heizgaszug zum Abgasstutzen im Hinterglied.
Sowohl der zweite als auch der dritte Heizgaszug kann jeweils aus mehreren Strömungskanälen bestehen, die alternierend um den Brennraum angeordnet und mit zugeordneten Rippen und/oder Kanälen an oder in den Gliedern voneinander getrennt sind. Vorzugsweise sind zwei oder mehrere Durchbrechungen für den Durchtritt der Heizgase in der Rückwand des Brennraumes vorgesehen, wobei alle Durchbrechungen mit dem zweiten Heizgaszug, das heißt mit mindestens einem abgeteilten Strömungskanal im seitlichen Bereich des Brennraumes, verbunden sind.
Jeder Strömungskanal im seitlichen Bereich geht als Teil des zweiten Heizgaszuges. in einen weiteren, zugeordneten Strömungskanal als Teil des dritten Heizgaszuges über, welcher zum Abgasstutzen im Hinterglied verläuft. Der Übergang erfolgt in der Umlenkzone zwischen der Außenseite des Vordergliedes und der Brennraumtür, welche beispielsweise mit einer entsprechend gestalteten Isolierplatte auf der Innenseite versehen ist.
Der Abgasstutzen ist im Hinterglied, vorzugsweise zwischen den Durchbrechungen mit den dazu gehörenden, abgrenzenden Rippen im Heizgaszug angeordnet. Dabei gilt allgemein, dass die Rippen und/oder Dichtleisten zwischen den einzelnen heizgasseitigen Strömungskanälen nicht völlig gasdicht sein müssen. Für die Funktion ist eine Umlenkung der Heizgase wichtig, so dass selbst geringe Leck- bzw. Direktströme zugelassen werden können.
Mit dem erfindungsgemäßen gusseisernen Gliederheizkessel wird ein Kompaktkessel geschaffen. Bei möglichst geringem Volumen steht eine möglichst große Wärmetauscherfläche zur Verfügung und durch das Hinzufügen weiterer Mittelglieder kann die Leistung noch vergrößert werden. Es ist das Dreizug-Kessel-Prinzip auf einem sehr engen Bauraum realisiert. Durch das schalenförmige Brennraumglied, welches einen halbkugelförmigen Wasserraum besitzt, der über zwei nach außen vorspringende Wasserarme an die obere und untere Nabe angeschlossen ist, werden große Teile der Brennkammer intensiv gekühlt.
Alle Heizgaszüge sind einfach zu reinigen und über das Vorderglied zugänglich. Eine Anpassung an spezielle Anlagen- und insbesondere Abgasweg-Bedingungen kann bei Bedarf durch Einlegen von Heizgaslenkelementen, von vorne her, in die Heizgaszüge erfolgen. Weiterhin können in den Heizgaszügen, im Brennraum, auf der Vorder- und Rückseite des Brennraumgliedes, sowie auf der Vorderseite des Hintergliedes Rippen bzw. Nocken zur Vergrößerung der Heizfläche bzw. zur Heizgaslenkung angeordnet sein.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt jeweils in einer perspektivischen Ansicht:
Fig. 1:
Einen gusseisernen Gliederheizkessel als Gesamtansicht, mit Blick in die Brennraumöffnung auf der Vorderseite, und
Fig. 2:
einen gusseisernen Gliederheizkessel in einem vertikalen Schnitt mit eingezeichneter Strömung der Heizgase.
Der gusseiserne Gliederheizkessel besteht aus einem ringförmigen Vorderglied 1, einem Hinterglied 2 und einem schalenförmigen Brennraumglied 3, welches zur Ausbildung eines Brennraumes 4 von den Gliedern 1, 2 mit Abstand umfasst wird. Mit einer beliebigen Anzahl von nicht dargestellten, zusätzlichen Mittelgliedern kann die Kesselleistung erhöht werden. Diese werden dann zwischen dem Vorderglied 1 und dem Zwischenglied 3 eingefügt. Die Wasserräume aller Glieder 1, 2, 3 sind durch Naben 5, 6 miteinander verbunden. Dazu besitzt das schalenförmige Brennraumglied 3 zwei nach außen vorspringende Wasserarme 7 zur Anbindung des halbkugelförmigen Wasserraumes an die obere und untere Nabe 5, 6.
Zwischen der Außenseite des schalenförmigen Brennraumgliedes 3 und den umgebenden Gliedern 1, 2 wird mindestens ein ringförmiger Heizgaszug ausgebildet, der auch die Glieder 1, 2 bzw. deren Wasserräume durchdringt und eine Verbindung zwischen dem Brennraum 4 und dem Abgasstutzen 8 im Hinterglied 2 darstellt.
Die Heizgase treten zunächst durch zwei Durchbrechungen 9 im schalenförmigen Brennraumglied 3 aus dem Brennraum 4 in zwei abgeteilte Strömungskanäle ein, die den zweiten Heizgaszug 10 bilden, und werden jeweils im seitlichen Bereich des Brennraumes 4 zur Vorderseite des Kessels geleitet. Von dort aus strömen sie nach einer Umlenkung im Bereich des Vordergliedes 1 im dritten Heizgaszug 11, bestehend aus zwei weiteren abgeteilten Strömungskanälen im oberen und unteren Bereich des Kessels, zum Abgasstutzen 8 im Hinterglied 2. Der zweite und dritte Heizgaszug 10, 11 sind mit zugeordneten Rippen 12 voneinander getrennt.

Claims (10)

  1. Gusseiserner Gliederheizkessel, bestehend aus einem ringförmigen Vorderglied, gegebenenfalls aus mindestens einem ähnlich gestalteten Mittelglied, und einem schalenförmigen Hinterglied, deren Wasserräume durch Naben miteinander verbunden sind und die einen Brennraum mit im Wesentlichen umgebenden Heizgaszügen bilden,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein schalenförmiges Brennraumglied (3) zur Ausbildung eines Brennraumes (4) von den Gliedern (1, 2) mit Abstand umfasst und über Naben (5, 6) mit denselben verbunden ist und dass durch den Abstand zu den weiteren Gliedern (1, 2) mindestens ein Heizgaszug ausgebildet wird.
  2. Gusseiserner Gliederheizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das schalenförmige Brennraumglied (3) im Wesentlichen die Rückwand des Brennraumes (4) bildet und mit Durchbrechungen (9) für den Heizgasübertritt aus dem Brennraum (4) in mindestens einen Heizgaszug (10) versehen ist.
  3. Gusseiserner Gliederheizkessel nach den Ansprüchen 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizgaszug (10, 11) ringförmig um den Brennraum (4) angeordnet ist.
  4. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizgaszug (10, 11) in Strömungskanäle aufgeteilt ist.
  5. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgase aus dem Brennraum (4) in einen abgeteilten Strömungskanal als zweiten Heizgaszug (10) eintreten, zur Vorderseite des Kessels geleitet werden und nach einer Umlenkung im Bereich des Vordergliedes (1) in einem weiteren abgeteilten Strömungskanal als dritten Heizgaszug (11) zum Abgasstutzen (8) im Hinterglied (2) strömen.
  6. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Heizgaszug (10, 11) jeweils aus mehreren Strömungskanälen bestehen, die alternierend um den Brennraum (4) angeordnet und mit zugeordneten Rippen (12) und/oder Kanälen an oder in den Gliedern (1, 2, 3) voneinander getrennt sind.
  7. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zwei oder mehrere Durchbrechungen (9) in der Rückwand des Brennraumes (4) vorgesehen sind, wobei alle Durchbrechungen (9) mit mindestens einem abgeteilten Strömungskanal im seitlichen Bereich des Brennraumes (4) als zweiter Heizgaszug (10) verbunden sind.
  8. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungskanal im seitlichen Bereich als Teil des zweiten Heizgaszuges (10), nach einer Umlenkung zwischen der Außenseite des Vordergliedes (1) und einer Brennraumtür, in mindestens einen zugeordneten, weiteren Strömungskanal als Teil des dritten Heizgaszuges (11) übergeht, welcher zum Abgasstutzen (8) im Hinterglied (2) verläuft.
  9. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstutzen (8) im Hinterglied (2) vorzugsweise zwischen den Durchbrechungen (9) mit den dazu gehörenden Rippen (12) im Heizgaszug (11) angeordnet ist.
  10. Gusseiserner Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das schalenförmige Brennraumglied (3) einen halbkugelförmigen Wasserraum besitzt, der über zwei nach außen vorspringende Wasserarme (7) an die obere und untere Nabe (5, 6) angeschlossen ist.
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