EP0484838A1 - Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe - Google Patents

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EP0484838A1
EP0484838A1 EP91118689A EP91118689A EP0484838A1 EP 0484838 A1 EP0484838 A1 EP 0484838A1 EP 91118689 A EP91118689 A EP 91118689A EP 91118689 A EP91118689 A EP 91118689A EP 0484838 A1 EP0484838 A1 EP 0484838A1
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sealing ring
combustion chamber
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boiler
water
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    • 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
    • F24H1/26—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 forming an integral body
    • F24H1/263—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 forming an integral body with a dry-wall combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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 boiler for burning liquid or gaseous fuels according to the preamble of the main claim.
  • Boilers of the type mentioned are known from EP-A-0 414 926 and are used in different, but in principle identical construction forms.
  • this well-known boiler design applies both to sheet steel and cast iron boilers, the cast iron boilers being made from relatively narrow, one-piece and core-cast individual members (see DE-A-20 17 992 and also FR-A-22 37 141) exist, which, nippled in the area of relatively small overflow openings on the water side, are joined to form a block consisting of a large number of individual members.
  • a boiler design according to FR-A-1 084 896 also has a similar link construction, according to which the links are sealed to one another with O-ring seals.
  • the abutting surfaces of one or the other link are equipped with ring grooves for receiving the O-rings. It may be left open whether this sealing arrangement and design actually meets the sealing requirements, but in any case it can be the different thermal expansions in the walls, namely in the wall, which on the one hand the combustion chamber to the water-bearing interior and the wall that the water-bearing Interior space limited on the other hand, not enough, and the invention has for its object to provide such a boiler, a sealing system that better suits the different expansion conditions at the different temperatures exposed walls.
  • the boiler consists of a water-carrying housing 3, provided with supply and return connections 1, 2, which is penetrated by a combustion chamber 4, the two openings 5 of which are provided with closures 6, 7, one of which 6 is the insert opening 8 for the burner and the other 7 contains the exhaust system.
  • the water-carrying housing 3 is formed from two middle members 10 and two end members 11, 12, the corelessly shaped members 10 to 12 being directed towards one another and sealed together with their opening edges 13.
  • the firing chamber 4 is the limit in each case
  • Wall 14 is formed as a web 15 encircling the links, which ends as an integrally molded part in the connecting plane E of the link in question, the transverse wall 16 of the boiler members 10 supporting the web 15 being provided with a plurality of openings 18 connecting all the interior 17 of the members.
  • these openings 17 are very large in relation to the total cross section of a link, ie the sum of all cross sections 17 corresponds practically to the total cross section of a link in the water-carrying area.
  • 1 is a horizontal boiler with a pot-shaped combustion chamber 20 inserted in the combustion chamber 4.
  • the two central links 10 are H-shaped in cross section, while the two end links 11, 12 Are U-shaped, the end member 11 has an annular collar 11 'for the connection of the burner 9 carrying the combustion chamber closure and the end member 12 has a flue-side rear wall with a cast-on flue gas outlet connection 21. All the members are designed in the region of their opening edges 13 such that all the connecting edges 13 'have interlocking steps 30, in which areas seals are arranged, which is explained in more detail in relation to FIG. 3.
  • the tension connection of the links to one another is achieved by the fact that all the links 10, 11, 12 are tensioned with tension rods 28 which are evenly distributed over the circumference of the housing and which span the links in their openings 18 Cross walls 16 pass through much smaller openings 29 sealed.
  • tension rods 28 Such an end of the tension rods, which are shown in their distribution over the entire circumference in FIG. 2, is illustrated in FIG. 4.
  • This arrangement of the tension rods 28 in the passage of the water-carrying interior advantageously ensures that both the outwardly sealing ring seals 31 and the ring seals 31 'lying on the combustion chamber side can be clamped together at the same time.
  • the coreless formability of the links 10 to 12 also makes it possible for the water-side to be distributed evenly over the circumference in the links the respective link outer wall 33 and the wall 14 delimiting the firebox 4, stiffening ribs 34 can be arranged, which end in front of the opening edges 13.
  • the shape of the ribs 34 is illustrated in FIG. 1 and their arrangement with respect to the boiler cross section in FIG. 2.
  • a sealing ring 31 ' is clamped between the two surfaces 32, 32' of the webs 15, which extend perpendicular to the longitudinal axis of the combustion chamber, in the joint regions between the opening edges 13 of two members 10 to 12, and a further sealing ring 31 is arranged in one end or the other 35, secured against axial displacement, between the ends 35 of the outer link walls 33 which overlap in the axial direction.
  • a flat ring seal is particularly suitable, as shown, and an O-ring seal for the sealing ring 31.
  • the surface 32 extends at one end of the web 15 in one plane, and the surface 32 'at the other end of the web 15 is delimited towards the water side by an annular collar 36 which overlaps the other end of the adjacent link.
  • a collar 36 can also be provided on the combustion chamber side, as indicated by dashed lines, in order to shield the sealing ring 31 'against the direct exposure to heating gases.
  • a sealing ring receiving groove 37 is provided in one or the other of the overlapping ends 35 of the link outer walls 33.
  • at least one of the overlapping ends 35 is advantageously provided with a slip-on chamfer 38 in order to facilitate the joining of the links without risk of damage to the sealing rings 31.

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Abstract

Der Heizkessel ist zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe bestimmt und besteht aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (1, 2) versehenem Gehäuse (3), das von einem Feuerraum (4) durchgriffen ist, dessen beidendige Öffnungen (5) mit Verschlüssen (6, 7) versehen sind, wobei das wasserführende Gehäuse (3) aus mindestens einem Mittelglied (10) und zwei Endgliedern (11, 12) aus Guß gebildet ist. Die Glieder (10 bis 12) sind mit ihnen Öffnungsrändern (13) gegeneinander gerichtet und abgedichtet zusammengespannt. Die jeweils den Feuerraum (4) begrenzende Wand (14) ist als an den Gliedern umlaufender Steg (15) ausgebildet, der als mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene (E) des betreffenden Gliedes endet. Die den Steg (15) tragende Querwand (16) des mindestens einen Mittelgliedes (10) ist mit mehreren, alle Gliederinnenräume (17) verbindenden Öffnungen (18) versehen, um den speziellen Dichtungsanforderungen an einem derartigen Heizkessel Rechnung zu tragen, ist in den Stoßbereichen zwischen den Öffnungsrändern (13) ein Dichtungsring (31') zwischen den beiden sich senkrecht zur Längsachse des Feuerraumes (4) erstreckenden Flächen (32, 32') der Stege (15) eingespannt und zwischen den sich in axialer Richtung überlappenden Enden (35) der Gließaußenwandungen (33) ist im einen oder anderen Ende (35), gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dichtungsring (31) angeordnet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Heizkessel der genannten Art sind nach der EP-A-0 414 926 bekannt und in im Detail unterschiedlichen, im Prinzip aber gleichen Konstruktionsformen in Benutzung. Im Prinzip gilt diese bekannte Kesselausbildung sowohlfür Heizkessel aus Stahlblech als auch aus Guß, wobei die Gußheizkessel aus relativ schmalen, in einem Stück und im Kernguß hergestellten Einzelgliedern (s. DE-A-20 17 992 und auch FR-A-22 37 141) bestehen, die, im Bereich relativ kleiner Überströmöffnungen wasserseitig vernippelt, zu einem aus einer Vielzahl von Einzelgliedern bestehenden Block zusammengefügt werden. Eine ähnliche Gliederbauweise hat auch ein Heizkessel nach der FR-A-1 084 896, gemäß der die Glieder untereinander mit O-Ring-Dichtungen abgedichtet sind. Die Stoßflächen des einen oder anderen Gliedes sind dafür mit Ringnuten für die Aufnahme der O-Ringe ausgestattet. Es mag dahingestellt bleiben, ob diese Dichtungsanordnung und -ausbildung tatsächlich den Dichtungserfordernissen genügt, auf jeden Fall kann aber auf diese Weise den unterschiedlichen Wärmedehnungen in den Wänden, nämlich in der Wand, die den Feuerraum zum wasserführenden Innenraum einerseits und der Wand, die den wasserführenden Innenraum nach außen hin andererseits begrenzt, nicht ohne weiteres genügen, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für derartig ausgebildete Heizkessel ein Dichtungssystem zu schaffen, das den unterschiedlichen Dehnungsverhältnissen an den unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzten Wänden besser gerecht wird.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der gattungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die im kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
  • Der Vorteil derartiger Gußheizkessel, nämlich nur aus "schalenförmig" gießbaren, d.h. ohne Kern gießbaren Elementen gebildet werden zu können, die auf einfache Weise und ohne Vernippelung abgedichtet zusammengefügt sowohl das wasserführende Gehäuse als auch den Feuerraum bilden, kann letztlich erst durch dieses erfindungsgemäße, spezielle Dichtungssystem genutzt werden, mit dem dem speziell unterschiedlichen Dehnungsverhalten unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzter Gehäuseteile Rechnung getragen ist.
  • Der erfindungsgemäße Heizkessel und seine vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizkessels,
    Fig. 2
    je zur Hälfte im Schnitt und eine Ansicht des Heizkessels gemäß Fig. 1 in Pfeilrichtung A und
    Fig. 3,4
    vergrößert bauliche Einzelheiten.
  • Der Heizkessel besteht aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 1, 2 versehenen Gehäuse 3, das von einem Feuerraum 4 durchgriffen ist, dessen beidendige Öffnungen 5 mit Verschlüssen 6, 7 versehen sind, denen der eine 6 die Einsatzöffnung 8 für den Brenner und der andere 7 die Abgasführung enthält. Beim Ausführungsbeispiel ist das wasserführende Gehäuse 3 aus zwei Mittelgliedern 10 und zwei Endgliedern 11, 12 gebildet, wobei die kernlos ausgeformten Glieder 10 bis 12 mit ihren Öffnungsrändern 13 gegeneinander gerichtet und abgedichtet zusammengespannt sind. Dabei ist jeweils die den Feuerraum 4 begrenzende Wand 14 als in den Gliedern umlaufender Steg 15 ausgebildet, der als integral mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene E des betreffenden Gliedes endet, wobei die den Steg 15 tragende Querwand 16 der Kesselglieder 10 mit mehreren, alle Gliedinnenräume 17 verbindenden Öffnungen 18 versehen ist. Diese Öffnungen 17 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in bezug auf den Gesamtquerschnitt eines Gliedes sehr groß, d.h., die Summe aller Querschnitte 17 entspricht praktisch dem Gesamtquerschnitt eines Gliedes im wasserführenden Bereich. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen horizontal aufzustellenden Heizkessel mit im Feuerraum 4 eingesetzter, topfartig ausgebildeter Brennkammer 20. Wie aus der Darstellung ersichtlich, sind die beiden Mittelglieder 10 im Querschnitt H-förmig ausgebildet, während die beiden Endglieder 11, 12 U-förmig ausgebildet sind, wobei das Endglied 11 einen Ringbund 11' für den Anschluß des hier den Brenner 9 tragenden Feuerraumverschlusses aufweist und das Endglied 12 eine abzugsseitige Rückwand mit angegossenem Rauchgasabzugsstutzen 21. Sämtliche Glieder sind dabei im Bereich ihrer Öffnungsränder 13 derart ausgebildet, daß sämtliche Anschlüßränder 13' ineinandergreifende Stufen 30 aufweisen, in welchen Bereichen Dichtungen angeordnet werden, was zu Fig. 3 noch näher erläutert wird. Die Spannverbindung der Glieder untereinander erfolgt dadurch, daß sätmliche Glieder 10, 11, 12 mit gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilten, die Glieder in ihren Öffnungen 18 durchgreifenden Spannstangen 28 zusammengespannt sind, die mit ihren Enden entsprechend querschnittsbemessene und in bezug auf die Öffnungen 18 in den Querwänden 16 wesentlich kleinere Öffnungen 29 abgedichtet durchgreifen. In Fig. 4 ist ein solches Ende der Spannstangen, die in ihrer Verteilung auf den Gesamtumfang in Fig. 2 dargestellt sind, verdeutlicht. Diese Anordnung der Spannstangen 28 im Durchgriff des wasserführenden Innenraumes gewährleistet dabei vorteilhaft, daß sowohl die nach außen abdichtenden Ringdichtungen 31 als auch die auf der Feuerraumseite liegende Ringdichtungen 31' gleichzeitig zusammengesspannt werden können. Die kernlose Ausformbarkeit der Glieder 10 bis 12 macht es auch möglich, daß wasserseitig in den Gliedern gleichmäßig über dem Umfang verteilt zwischen der jeweiligen Gliederaußenwand 33 und der den Feuerraum 4 begrenzenden Wand 14 Versteifungsrippen 34 angeordnet werden können, die vor dem Öffnungsrändern 13 enden. Die Form der Rippen 34 ist in Fig. 1 verdeutlicht und deren Anordnung in bezug auf den Kesselquerschnitt in Fig. 2.
  • Ganz wesentlich ist nun bei einer derartigen Kesselausbildung die Gestaltung der Abdichtungsbereiche zwischen den einzelnen Gliedern, da die Stege 15 und die Außenwände 33 der Glieder unterschiedlichen Wärmebelastungen unterliegen. Wie aus der vergrößerten Darstellung gemaß Fig. 3 erkennbar, ist in den Stoßbereichen zwischen den Öffnungsrändern 13 jeweils zweier Glieder 10 bis 12 ein Dichtungsring 31' zwischen den beiden sich senkrecht zur Längsachse des Feuerraumes erstreckenden Flächen 32, 32' der Stege 15 eingespannt, und zwischen den sich in axialer Richtung überlappenden Enden 35 der Gliederaußenwandungen 33 ist im einen oder anderen Ende 35, gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dichtungsring 31 angeordnet. Für den Dichtungsring 31' kommt dabei insbesondere, wie dargestellt, eine Flachringdichtung in Frage und für den Dichtungsring 31 eine O-Ring-Dichtung. In spezieller und bevorzugter Ausführungsform ist dabei die Fläche 32 an einem Ende des Steges 15 in einer Ebene erstreckt, und die Fläche 32' am anderen Ende des Steges 15 zur Wasserseite hin mit einem Ringbund 36 begrenzt, der das andere Ende des benachbarten Gliedes übergreift. Ein solcher Ringbund 36 kann auch, wie gestrichelt angedeutet, feuerraumseitig vorgesehen werden, um den Dichtungsring 31' gegen die Direktbeaufschlagung mit Heizgasen abzuschirmen.
  • Im einen oder anderen der sich überlappenden Enden 35 der Gliedaußenwandungen 33 ist eine Dichtungsringaufnahmenut 37 vorgesehen. Außerdem ist mindesens eines der sich überlappenden Enden 35 vorteilhaft mit einer Aufschubanfasung 38 versehen, um das Zusammenfügen der Glieder ohne Beschädigungsgefahr für die Dichtungsringe 31 zu erleichtern.
  • Durch diese Dichtungsausbildung kann dem unterschiedlichen Dehnungsverhalten der Stege 15 zu den Außenwänden 33 Rechnung getragen werden, da sich die überlappenden Enden 35 der sich weniger dehnenden Außenwände axial bis zu einem gewissen Grade zueinander bewegen und damit der stärkeren Dehnung bzw. Schrumpfung der Stege 15 folgen können, was nicht der Fall wäre, wenn die Abdichtung der Außenwände 33 in gleicher Weise ausgebildet wäre, wie die der Stege 15.

Claims (5)

  1. Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, bestehend aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (1, 2) versehenem Gehäuse (3), das von einem Feuerraum (4) durchgriffen ist, dessen beidendige Öffnungen (5) mit Verschlüssen (6, 7) versehen sind, wobei das wasserführende Gehäuse (3) aus mindestens einem Mittelglied (10) und zwei Endgliedern (11, 12) aus Guß gebildet ist, welche kernlos ausformbar ausgebildeten Glieder (10 bis 12) mit ihren Öffnungsrändern (13) gegeneinander gerichtet und abgedichtet zusammengespannt sind und wobei die jeweils den Feuerraum (4) begrenzende Wand (14) als an den Gliederen umlaufender Steg (15) ausgebildet ist, der als integral mitgegossenes Teil in der Verbindungsebene (E) des betreffenden Gliedes endet und wobei ferner die den Steg (15) tragende Querwand (16) des mindestens einen Mittelgliedes (10) mit mehreren alle Gliederinnenräume (17) verbindenden Öffnungen (18) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in den Stoßbereichen zwischen den Öffnungsrändern (13) ein Dichtungsring (31') zwischen den beiden sich senkrecht zur Längsachse des Feuerraumes (4) erstreckenden Flächen (32, 32') der Stege (15) eingespannt und daß zwischen den sich in axialer Richtung überlappenden Enden (35) der Gliedaußenwandungen (33) im einen oder anderen Ende (35), gegen axiale Verschiebung gesichert, ein weiterer Dichtungsring (31) angeordnet ist.
  2. Heizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im einen oder anderen der sich überlappenden Enden (35) der Gliedaußenwandungen (33) eine Dichtungsringaufnahmenut (37) angeordnet ist.
  3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Dichtungsring (31') eine Flachringdichtung und der Dichtungsring (31) eine O-Ringdichtung ist.
  4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Fläche (32) an einem Ende des Steges (15) in einer Ebene erstreckt ist und die Fläche (32') am anderen Ende des Steges (15) mindestens zur Wasserseite hin mit einem Ringbund (36) begrenzt ist, der das andere Ende des benachbarten Gliedes übergreift.
  5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens eines der sich überlappenden Enden (35) mit einer Aufschubanfassung (38) versehen ist.
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