CH635189A5 - Heating boiler for burning liquid or gaseous fuels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen i5 von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Heizkessel der genannten Art sind nach der AT-PS 282 884 bekannt, im Prinzip bspw. aber auch nach der CH-PS 485 182. Diese bekannten Kessel mögen zwar hinsichtlich der möglichen 20 Wärmenutzbarkeit die gestellten Forderungen erfüllen, die praktische Verwirklichung und eine wirtschaftliche Fertigung stellen jedoch einerseits beachtliche Probleme, weshalb sich derartige Kessel vermutlich auf dem Markt auch nicht einführen konnten.

25 Von Interesse sind hierbei die Ausführungsformen der Gegenstände der genannten Patentschriften, bei denen in einem Mantel winkel- oder u-förmige Blechprofile auf dessen Innenwand aufgesetzt und längs ihrer Schenkelränder verschweisst sind.

30 Derartige Kessel können nicht ohne Schwierigkeiten über weite Temperaturbereiche gefahren werden, also insbesondere nicht in niedrigen Temperaturbereichen von beispielsweise 30-60 °C wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahren.

So gut an sich der Gedanke einer derartigen Ausbildung der 35 Heizgaszüge bei den Kesseln der genannten Art ist, genügen diese in letzter Konsequenz nicht den Forderungen einer wirtschaftlich vertretbaren und praktikablen Fertigungsmöglichkeit, einer ebenso zu fordernden langen Lebensdauer und letztlich auch nicht den Forderungen nach möglichst optimalen Wärme-40 Übertragungsverhältnissen und insbesondere günstigen Korrosionsverhalten, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass solche Kessel, wenn sie für kleinere Leistungsbereiche in der Grössen-ordnung von etwa 10-2500 lccal/h ausgelegt werden sollen -solche Heizkessel werden im Sinne einer Energieeinsparung bei 45 verbesserter Wärmeisolation der zu beheizenden Räume immer gefragter - einen dann unverhältnismässig hohen Fertigungsaufwand verlangen, der durch die etwas reduzierten Materialmengen aufgrund Ideinerer Abmessungen nicht auszugleichen ist.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, so Heizkessel der vorbekannten und eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die genannten Forderungen zumindest angenähert optimal verwirklicht werden können, d.h. es soll ein Heizkessel für insbesondere kleinere Leistungen in der Grössenordnung von etwa 10-25000 kcal/h geschaffen wer-55 den, der sich ohne Schwierigkeiten wirtschaftlich vorteilhaft fertigen lässt, der funktionell den Wärmeübergangsforderungen genügt und der aufgrund der Beherrschung des in bestimmten Betriebsphasen anfallenden Kondensats auch in niedrigen Temperaturbereichen gefahren werden kann.

60 Diese Aufgabe ist mit einem Kessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Patentanspruches Erfasste gelöst.

Bei dieser erfindungsgemässen Lösung sind also einerseits die günstigen Verhaltenseigenschaften von nicht bearbeitetem Grauguss gegenüber Kodensatangriff und andererseits die gute Verarbeitbarkeit von Stahlblech kombiniert, wobei zudem durch die Ausbildung der Kammer aus Grauguss die Ausbildung der Zugkanäle mit einbezogen ist und damit sämtliche

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Schweissarbeiten in diesem Bereich entfallen. Ausserdem läuft in den nicht so heissen Zonen gebildetes Kondensat nach vorn in die heisseren Zonen und kann dort verdampfen.

Wenn man nämlich einen derartigen Heizkessel für gleitende Temperaturen einsetzt, muss mit einer erheblichen Menge von anfallendem Kondensat gerechnet werden. Es wurde dabei festgestellt, dass es sehr schwierig ist, die Abdichtung der Türe zum Graugusskörper so vorzunehmen, dass kein Kondensatz durch die Dichtung dringt. Die Dichtung wird aufgelöst und zerstört. Das Kondensat, bestehend aus Schwefelsäure und schwefliger Säure, läuft dann aussen am Kessel herunter und zerstört den Kesselkörper und/oder den Isoliermantel.

Wenn man einen Kessel zwecks Reinigung öffnet und hinterher der Verschluss nicht ordentlich zugeschraubt wird, so kann auch bei perfekter Dichtung der Kessel dann zwar gasdicht, braucht aber nicht flüssigkeitsdicht zu sein. Aus diesem Grunde ist der Kessel so gestaltet, dass sich vor dem Verschluss Kondensat in grösserer Menge ansammeln kann und dort verdunstet, ohne dass dieses Kondensat in die Abdichtung zwischen Verschluss und Kesselkörper gelangt.

Das gleiche gilt für die Rückseite des Kessels, wenn die Kesselrückwand nicht angegossen ist und der rückseitige Verschluss als Gussteil aufgeschraubt wird. Auch da muss eine Stufe sein, d.h. der Durchmesser von Verschlussöffnung und Kesselrückwand muss kleiner, nach Möglichkeit wesentlich kleiner sein als der Innendurchmesser des Einsatzes.

Je niedriger die Temperatur der Rauchgase ist, desto stärker neigen sie zur Kondensation, d.h. dass die Rauchgase im hinteren Bereich des Kessels in der Rauchgassammeikammer am stärksten kondensieren und das meiste Kondensat bilden.

Macht man den Graugusskörper insgesamt konisch, empfiehlt es sich, auch die topf artig einzuschiebende Brennkammer konisch auszubilden. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich nämlich der Vorteil, dass man den Einsatz mit einem sogenannten «grünen Kern» formen kann, d.h. die Gusskörper würden senkrecht geformt und gegossen. Durch die Konizität aller Flächen im Kessel und wenn man die aufgegossenen Rippen vorne dünner macht als hinten, liesse sich die Form so herstellen, dass der Kern innen normal aus Sand geformt wird.

Es kann auf diese Weise auch die Rückwand gleich mit angegossen werden einschliesslich der Ausputzöffnung und der Öffnung für einen Ring, den man zum Anschluss des Rauchrohres einsetzt. Die Herstellkosten lägen bei einem solchen Giess-vorgang niedriger, als wenn der Gusskörper innen mit separat hergestellten Kernen zu giessen ist, was bei zylindrischen Gusskörpern notwendig wäre.

Einerseits um Herstellkosten zu sparen, andererseits aber, um Kräfte zum Anpressen der Verschlüsse, soweit sie nicht bereits mit dem Graugusskörper gegossen sind, in den gegossenen Einsatz einzuleiten, aber auch in gewisser Hinsicht, um die Fertigung rationeller zu gestalten, werden vorteilhaft beispielsweise Scharnier- oder Befestigungsnocken vorne bzw. auch an der Rückseite des Einsatzes gleich mit angegossen.

Der Graugusskörper, der nur im hinteren Bereich konisch ausgeführt ist, kann trotzdem mit einer zylindrischen Brennkammerhülse ausgerüstet werden, da die Verjüngung des Einsatzes nach hinten zwar eine Reduzierung der angegossenen Stege für die Züge in der Höhe mit sich bringt.

Im Grunde genommen ist das aber kein Nachteil, sondern ein Vorteil, weil man davon ausgehen muss, dass die Rauchgase, die durch die Züge strömen, Wärme abgeben, kälter werden und dadurch ein immer geringeres Volumen auf dem Weg durch die Rauchgaszüge bis zum Rauchabzug annehmen. Wenn also durch die Konizität des Graugusskörpers der Querschnitt der Züge nach hinten abnimmt, können in etwa die Rauchgase mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit die Züge passieren, wodurch der Wärmeübergang erhöht wird.

Der erfindungsgemässe Heizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des 5 Heizkessels;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch als Einsatz ausgebildeten Graugusskörper;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Graugusskörpers;

io Fig. 4 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Graugusskörpers ;

Fig. 5 die Ansicht einerweiteren Ausführungsform des Graugusskörpers ;

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine besondere Ausführungs-i5 form des Graugusskörpers und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform der Ausbildung des Graugusskörpers.

In den Figuren sind bezeichnet mit 1 der flamm- und rauchgasführende Einsatz aus einem rohrf örmigen Graugusskörper 2, 20 mit 3,4 die Vorder- und die Rückwand des wasserführenden Gehäuses 25 aus Stahlblech, mit 5 die Innenfläche des Graugusskörpers 2, auf der die Brennkammerhülse 7 tragende Stege 9 und die weniger hohen Stege 9' im Bereich einerseits der Umlenkkammer 10 und andererseits der Rauchgassammelkam-25 mer 11 angeordnet, d.h. mit angegossen sind und mit 23 der brennerseitige Kondensatstaubord.

Gemäss Fig. 1 ist der Graugusskörper 2 insgesamt kegel-stumpfförmig ausgebildet, wobei die Anlagekanten 30 der Stege für die lose einzusetzende Brennkammerhülse 7, die beispiels-30 weise aus Edelstahl besteht, in einer zylindrischen Fläche verlaufen. Um das sich unvermeidbar bildende Kondensat, wenn der Heizkessel mit gleitender Temperatur gefahren wird, nicht an die Dichtungen 34 für die Verschlüsse 33 gelangen zu lassen, die sonst zerfressen werden könnten, sind bei dieser Ausfüh-35 rungsform Kondensatstauborde 23,23' an den Enden des den Einsat 1 bildenden Graugusskörpers 2 vorgesehen. Die Konizität der Innenfläche 5 sorgt im übrigen dafür, dass das sich insbesondere in der unteren Kesselhälfte niedergeschlagene Kondensat nach vorn in den mit heissen Rauchgasen beaufschlagten 40 Teil des Heizkessels gelangt.

Gemäss Fig. 3 sind auch die Anlagekanten 30' der Stege 9 parallel zur konischen Innenfläche 5 verlaufend ausgebildet. Gleiches gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, bei der der Graugusskörper insgesamt, wie erkennbar, glockenför-45 mig gegossen ist, also mit rückwärtig angegossenem Verschluss 33', der auch gleichzeitig einen Anschlussstutzen 24' für den Abzug der Rauchgase aufweist.

Die Verbindung des Einsatzes, d.h. des Graugusskörpers 2 mit dem Stahlblechgehäuse 25 erfolgt gemäss Fig. 1 vorteilhaft 50 ohne jeglichen Schweissarbeitsaufwand, der bei der Kombination von Stahlblech/Grauguss beträchtlich und nicht immer mit Sicherheit flüssigkeitsdicht zu halten wäre, wenn man die unterschiedlichen Wärmespannungen berücksichtigt.

Zu diesem Zweck ist der Graugusskörper 2 aussenseitig mit 55 bearbeiteten Flächen 25' und mit Anlageringbunden 28 versehen, wobei die Vorder- und die Rückwand 3,4 mit ihren abgekröpften Öffnungsrändern 26 bis zum Anschlag an die Anlageringbunde 28 und unter Beigabe von Gleit- und Dichtungsmitteln 27 aufgepresst werden. Die Innendurchmesser der öff-60 nungsränder 26 sind hierfür entsprechend kleiner gehalten als die Aussendurchmesser der bearbeiteten Flächen 25' am Grau-gusskörper 2.

Mit wesentlich grösserem Aufwand liesse sich jedoch eine flüssigkeitsdichte Verbindung im Sinne der Fig. 6 herstellen, 05 wobei die Vorder-und die Rückwand 3,4 unter Zwischenlage von Dichtungsringen oder dergleichen gegen Ringflanschanschlüsse 29 des Graugusskörpers 2 gelegt und mit diesem verschraubt würden.

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Um die sich durch die Anbringung der Verschlüsse 33 ergebenden Belastungen nicht in das Stahlblechgehäuse 25 einleiten zu müssen, ist der Graugusskörper 2 mit entsprechenden Angüssen 32 (Fig. 1,2) versehen, wodurch der Graugusskörper auch die Tragfunktion für diese Teile übernimmt.

In Fig. 5 ist sehr vereinfacht dargestellt, wie ein nur teilweise kegelstumpfförmiger Graugusskörper 2 aussieht.

Fig. 7 zeigt eine besondere Ausführungsform der Verbindungsausbildung, wobei der abgekröpfte Öffnungsrand 26' etwas konisch gehalten ist und ebenso die bearbeitete Fläche 25 ', vor der ein kleiner Ringbund 25" angeordnet ist, hinter dem eine kleine Nut angeordnet sein kann. Der Aussendurchmesser des Ringbundes 25" liegt etwa zwischen dem Grösst- und Kleinstdurchmesser des abgekröpften Öffnungsrandes 26'.

Beim Aufpressen schnappt das engere Ende des abgekröpften Öffnungsrandes 26' über den Ringbund 25" nimmt eine Verra-5 stungsstellung im Sinne der Fig. 7 ein und ist damit zusätzlich gegen Innendruck gesichert. Sollten wirklich einmal Undichtigkeiten auftreten, so lässt sich eine solche Stelle mittels einer geeigneten Bandage absichern.

Der Graugusskörper könnte im Querschnitt ovalförmig, d.h. loim Sinne eines Langlochquerschnittes ausgebildet sein, mit Hauptachsen, die nur eine geringe Längendifferenz haben, wobei die grössere Hauptachse senkrecht gestellt ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

635 189 PATENTANSPRÜCHE

1. Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, insbesondere für kleinere Leistungsbereiche, bestehend aus einem wasserführenden Gehäuse (25) aus Stahlblech, in dem ein die Vorder- (3) und die Rückwand (4) des Gehäuses (25) flüssigkeitsdicht durchgreifender Einsatz (1) zur Aufnahme einer Brennkammer (7a) und von Rauchgaszügen mit einer vorgeschalteten Umlenkkammer (10) angeordnet ist, wobei die Brennkammer (7a) von einer Vielzahl von auf den ganzen Umfang verteilten, in Abstand nebeneinander angeordneten Zugkanälen umgeben ist, die mit einer Rauchgassammel-kammer (11) mit Rauchgasabzug (24) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der die Vorder- und die Rückwand (3,4) durchgreifender Einsatz (1) als dünnwandiger, in kondensatkritischen Bereichen unbearbeiteter, Graugusskörper

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagekanten (30') der Stege (9) für die eingesetzte Brennkammerhülse (7) entsprechend der Konizität des Einsatzes (1) konisch verlaufend und die Brennkammerhülse (7) entsprechend zu den Anlagekanten (30') konisch ausgebildet sind.

(2) und dieser mindestens über einen Teil seiner Länge als schlanker, zur Abgasseite konvergierender Kegelstumpf ausgebildet und mindestens im unteren Bereich (22) der Vorderwand

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Graugusskörper (2) glockenförmig mit abgas-seitsg bis auf die Rauchgasabzugsöffnung (24') geschlossener Wand ausgebildet ist.

(3) mit einem Kondensatstaubord (23) versehen ist, wobei die Zugkanäle aus auf der Innenfläche (5) des Graugusskörpers (2) angegossenen, im Bereich der Brennkammer (7a) radial nach innen gerichteten und die Brennkammerhülse (7) tragenden Stegen, die sich auch über die Flächen der Umlenkkammer (10) und Rauchgassammeikammer (11) erstrecken, gebildet sind.

4. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Graugusskörper (2) im Bereich der Vorder- und der Rückwand (3,4) des Stahlgehäuses (25) aussensei-tig mit bearbeiteten Flächen (25') versehen ist, auf die die Vorder- und Rückwand (3,4) mit abgekröpften Öffnungsrändern (26) im Pressitz aufgezogen sind.

5 und der Rückwand (3,4) hinter dem zweiten Ringbund (25") eine umlaufende Nut angeordnet ist.

5. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorder- und die Rückwand (3,4) unter Einschluss von Gleit-und Dichtungsmittel (27), die wärme- und flüssigkeitsbeständiger Kitt, auf den Graugusskörper (2) aufgezogen sind.

6. Heizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Graugusskörper (2) erste Ringbunde (28) als Anschläge für die Vorder- und die Rückwand (3,4) angeordnet sind.

7. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Graugusskörper (2) mit Ringflanschanschlüssen (29) versehen und mit der Vorder- und der Rückwand (3,4) des Stahlblechgehäuses flüssigkeitsdicht, aber lösbar verbunden ist.

8. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagekanten (30) der Stege (9) für die eingesetzte Brennkammerhülse (7) von der Brennkammerachse (31) durchgehend die gleiche Distanz haben.

9. Heizkessel nach den Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Graugusskörper (2) mindestens brennerseitig mit Angüssen (32) für die Anlenkung und Befestigung von Verschlüssen (33) versehen ist.

10. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgekröpften Öffnungsränder (26') der Vorder- und der Rückwand (3,4) und die bearbeiteten Flächen (25') des Graugusskörpers (2) konisch geformt sind und vor den bearbeiteten Flächen (25') des Graugusskörpers (2) je ein zweiter Ringbund (25") angeordnet ist, dessen Aussendurchmesser zwischen dem Grösst- und Kleinstinnendurchmesser des abgekröpften Öffnungsrandes (26') liegt.

11. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Aufpressrichtung der Vorder-

12. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Graugusskörper (2) im Querschnitt oval-f örmig ausgebildet ist.