WO1991006813A1

WO1991006813A1 - Heizkessel zum verbrennen flüssiger oder gasförmiger brennstoffe

Info

Publication number: WO1991006813A1
Application number: PCT/DE1990/000795
Authority: WO
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1991-05-16
Anticipated expiration: 1992-04-30
Also published as: EP0451234B1; DE8912866U1; FI913065A7; DE59000793D1; CA2044282A1; EP0451234A1; FI913065A0; ES2038521T3; ATE84868T1

Abstract

Der Heizkessel ist zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe bestimmt und 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, von denen der eine (6) die Einsatzöffnung (8) für den Brenner (9) und der andere (7) die Abgasabführung enthält. Nach der Erfindung ist ein derartiger Heizkessel derart gestaltet, daß das wasserführende Gehäuse (3) aus zwei Endgliedern (10), ferner aus mindestens zwei die Feuerraumwand (4') bildenden Ringen (11) und aus einem den wasserführenden Innenraum nach außen abschließenden Stahlblechmantel (12) gebildet ist. Der Stahlblechmantel (12) und die Ringe (11) sind mittels den Innenraum (13) durchgreifenden, an den Endgliedern (10) abgedichtet befestigten, auf den Umfang gleichmäßig verteilten Spannstäben (14) zwischen den Endgliedern (10) verspannt angeordnet und alle Stoßstellen zwischen dem Stahlblechmantel (12) und den Endgliedern (10), zwischen den Endgliedern (10) und den Ringen (11) und zwischen den Ringen (11) sind mit Dichtungseinrichtungen (15) versehen.

Description

_i§ϊ___. £s_i§_.I____._L!_!_Verbrennen_fIUss_^iger_oder_gasförmiger_Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Hauptanspru¬ ches•

Heizkessel der genannten Art sind allgemein bekannt und in im Detail unterschiedlichen, im Prinzip aber gleichen Konstruk¬ tionsformen in Benutzung. Im Prinzip gilt diese bekannte Kesselausbildung sowohl für Heizkessel aus Stahlblech als auch aus Guß, wobei die Gußheizkessel aus relativ schmalen, in einem Stück und im Kernguß hergestellten Einzelgliedern (siehe DE-A- 20 17 992 und FR-A-22 37 141) bestehen, die, im Bereich relativ kleiner Uberströmöffnungen wasserseitig vernippelt, zu einem aus einer Vielzahl von Einzelgliedern bestehenden Block zu¬ sammengefügt werden. Um die Herstellung von Gußkesseln dieser Art einer einigermaßen rationellen Serienfertigung zugängig zu machen, muß ein beträchtlicher technischer Aufwand getrieben werden, und zwar insbesondere auch in Rücksicht darauf, daß die Einzelteile bzw. die Gußglieder in Kernguß hergestellt werden müssen. Die Bindemittel für das Binden des Formsandes der Kerne, die für die Ausbildung der Hohlräume in einem Keεselglied erfor¬ derlich sind, sind zum Teil hochgiftig. Der nach dem Guß nicht mehr verwendbare Kernformsand kann in der Regel deshalb nicht ohne weiteres auf normale Deponien abgelagert und muß auf Sonderdeponien verbracht werden, was mit hohen Kosten und mit erheblichen Umständen verbunden ist. Durch die Ausbildung von Gußkesseln aus einer Vielzahl von in sich bis auf die kleinen zu vernippelnden Öffnungen geschlossenen herzustellenden Einzel¬ gliedern wird außerdem der Gußmaterialaufwand relativ groß, d.h., derartige Gußkessel haben zwangsläufig ein beträchtliches Gewicht. - X-

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Heiz¬ kessel der eingangs genannten Art zu verbessern und zu schaffen, der bezüglich seiner wesentlichen, den Feuerraum bildenden Teile aus bezüglich der Kondensatresistenz günstigem Material zu fer¬ tigen sein soll, wobei aber diese Teile, soweit sie aus Guß gebildet sind, kernlos gießbar und damit fertigungsrationell und umweitschonend herstellbar sein sollen und zwar mit den weiteren Maßgaben, einen solchen Kessel aus nur wenigen Teilen mit gerin¬ gem Montageaufwand zusammenfügen und auf Grund des Ausbildungs¬ prinzips für die den Feuerraum begrenzenden Teile auch Keramik¬ material in Betracht ziehen zu können.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die in Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen erge¬ ben sich nach den Unteransprüchen.

Im Gegensatz zu bisherigen .Gußheizkesseln, die aus einer in sich in einem Stück mit Kernen gegossenen, miteinander wasserseitig zu vernippelnden, relativ schmalen Einzelgliedern bestehen, ist der neuartige Heizkessel aus geometrisch sehr einfachen Teilen gebildet, die auf einfache Weise und ohne Vernippelung abdicht¬ bar zusammengefügt den Feuerraum bilden, während der das was¬ serführende Gehäuse nach außen abschließende Mantel einfach aus Stahlblech gebildet ist. Die auf Grund ihrer einfachen geometri¬ schen Gestaltung kernlose Ausformbarkeit der Elemente läßt nicht nur den ganzen Kerngieß- und Entsorgungsaufwand für den Formsand entfallen, sondern sie läßt auch problemlos eine wesentlich grö¬ ßere Breitenbemessung der einzelnen Glieder im Vergleich zur heute üblichen Breitenbemessung von Gußgliedern zu. Der kernlose Guß der erfindungsgemäßen Glieder läßt außerdem problemlos und vorteilhaft besondere und weiterbildende Formgebungen an den Gliedern zu, die insbesondere in Richtung ausreichend druckfe¬ ster Gestaltung, möglichst dünnwandiger Ausbildung der Wände und einfacher und prinzipiell gleicher Ausbildung der Endglieder zielen, was noch näher erläutert wird und was in einem Teil der Unteransprüche erfaßt ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizkessels bezüglich der Glieder hat auch noch den großen Vorteil, daß trotz der Glieder¬ bauweise ein nicht durch enge und kleine Uberströmöffnungen un¬ terteilter, wasserführender Innenraum vorliegt, sondern ein In¬ nenraum, der praktisch dem eines "normalen" Stahlheizkessels entspricht. Dadurch ist es möglich, unter Verwendung immer der gleichen Ringe und entsprechender Endglieder diese zu Kesselty¬ pen unterschiedlicher Länge zusammenfügen zu können. Wesentlich ist dabei in Rücksicht auf die "Grün - Ausformbarkeit" , daß in der Gießform vertikal orientierte Flächen eine entsprechende Ko¬ nizität haben müssen, um bei der Herstellung der Gießform aus Sand das Positivmodell ziehen zu können. Auf Grund der geome¬ trisch einfachen Form der Ringe ist aber auch die Voraussetzung geschaffen, diese Ringe aus Keramikmaterial bilden zu können. Die geometrisch einfache Form der Ringe ist insbesondere dadurch erreicht, daß bei einem derartigen Kessel die Außenwand des was¬ serführenden Innenraumeε aus einem einfach herzustellenden Stahlblechmantel besteht.

Der erfindungsgemäße Heizkessel und vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig.l einen Längsschnitt durch den Heizkessel;

Fig.2 einen Querschnitt durch den Heizkessel;

Fig.3 vergrößert einen Detai1schnitt gemäß Kreis A in Fig.l und

Fig. vergrößert im Detailschnitt die bevorzugte Aus¬ führungsform der Stahlmantelabdichtung. Der Heizkessel besteht aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklauf nschlüssen 1,2 versehenem Gehäuse 3, das von einem Feu¬ erraum durchgriffen ist, dessen beidendige Öffnungen 5 mit Ver¬ schlüssen 6,7 versehen sind, von denen der eine 6 die Einsatz¬ öffnung 8 für den Brenner 9 und der andere die Abgasführung ent¬ hält.

Für diesen Heizkessel ist nun wesentlich, daß das wasserführende Gehäuse 3 aus zwei Endgliedern 10, ferner aus mindestens zwei, die Feuerraumwand 4' bildenden Ringen 11 und aus einem den was¬ serführenden Innenraum 13 nach außen abschließenden Stahlblech¬ mantel 12 gebildet ist. Der Stahlblechmantel 12 und die Ringe 11 sind dabei mittels den Innenraum 13 durchgreifenden, an den End¬ gliedern 10 abgedichtet befestigten, auf den Umfang gleichmäßig verteilten Spannstäben 14 zwischen den Endgliedern 10 verspannt angeordnet. Die Art der Abdichtung und Befestigung der Spann¬ stäbe 14 ist dabei aus der vergrößerten Detaildarstellung in Fig. 3 besser erkennbar. Ferner sind alle Stoßstellen zwischen dem Stahlblechmantel 12 und den Endgliedern 10, zwischen den Endgliedern 10 und den Ringen 11 und zwischen den Ringen 11 selbst mit Dichtungseinrichtungen 15 versehen. Auch dies ist deutlicher erkennbar in Fig. 3 dargestellt, d.h. , die Dichtungs¬ einrichtungen 15 sind in Form von Nut und Federn ausgebildet und in den Nuten 16 sind Dichtungsringe 17 angeordnet. Bei der dargestellten AusfUhrungsform handelt es sich bei den Ringen 11 und den beiden Endgliedern 10 um Gußteile, wobei die Ringe 11 feuerraumseitig mit Längsrippen 18 versehen sind. Wesentlich für diese Gußteile ist dabei ihre schwach konische Formgebung, und zwar in den Bereichen, für die das problemlose Ziehen des Posi¬ tiv-Formmodelles aus dem Formsand gewährleistet sein muß, was keiner näheren Erläuterung bedarf. Wie ohne weiteres ersichtlich und vorste1lbar. kommt man auf jeden Fall bei der Herstellung der Gießform sowohl für die Ringe 11 als auch die beiden Endglieder ohne den Einatz von Formkernen aus, da diese Elemente keine Hohlräume aufweisen. Um den brennerseitigen Verschluß 6 in Form einer den Brenner 9 tragenden Verschlußtür bequem aufsetzen und den daran befestigten Isolationsblock 6' unterbringen zu können, ist das brennerseitige Endglied 10, wie dargestellt mit einem Anschlußringbund 19 versehen, welcher Ringbund 19, wie ersicht¬ lich, ebenfalls im Querschnitt schwach konisch ausgeformt ist. Das andere abzugsseitige Endglied 10, das den Abzugsanschluß¬ stutzen 20 aufweist, ist im wesentlichen als schwach gewölbte Scheibe, wie dargestellt ausgebildet. Hierbei ist lediglich der Anschlußstutzen 20 bezüglich seiner Wand schwach konisch ausge¬ bildet. Sofern dies Gußungenauigkeiten verlangen, sind die an Stoßstellen beteiligten Elemente in diesen Bereichen spanabhe¬ bend bearbeitet. Die Anordnung der Spannstäbe 14, wie in Fig. 1 dargestellt, reicht an sich aus, um den wasserführenden In¬ nenraum 13 sowohl nach innen zum Feuerraum 4 hin als auch nach außen abzudichten, was einfach durch Verspannen der beiden End¬ glieder 10 mittels der Spannstäbe erfolgt, da natürlich die Spannstäbe ihre Spannwirkung Sowohl auf die Ringe 11 als auch den mit einer Längsschweißnaht endlos gemachten Stahlblechmantel und die eingebundenen Dichtungen 15 ausüben. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Spannstäbe 14 in radialer Richtung näher an die Ringe heranzurücken, und zusätzlich, wie gestri¬ chelt angedeutet, äußere Spannstäbe 14' anzuordnen, wofür aller¬ dings die Endglieder 10, wie gestrichelt dargestellt im Durchmesser vergößert werden müssen, um über den Stahlblechman¬ tel 12 hinausragende Umfangsränder (siehe auch Fig. 2) zu erhalten, an denen dann die Spannstäbe 14', angesetzt werden können. Abgesehen davon lassen sich aber auch ohne weiteres nur Anschlußfortsätze 22 (siehe Fig. 2) mit angießen, die dann als Widerlager für die äußeren Spannstäbe 14' dienen. Da die Anbin- dung der Vor- und Rücklau anschlüsse 1,2 am Stahlblechmantel 12 am einfachsten ist, werden diese, wie ebenfalls gestrichelt dar¬ gestellt, bevorzugt am Stahlblechmantel 12 angesetzt. Da die Ringe 11 eine denkbar einfache geometrische Fθj* haben und da ferner ein sehr einfaches Zusammenfügungsprinzip der Ringe durch Verspannen zwischen den beiden Endgliedern 10 vorliegt, ist da¬ mit auch die Möglichkeit eröffnet, diese Ringe 11 aus Keramikma¬ terial zu bilden, das ja bekanntlich bezüglich Kondensatfestig¬ keit noch wesentlich günstigere Eigenschaften aufweist als Gußeisen. Sofern solche Keramikteile bzw. Keramikringe nicht im Strangpreßverfahren, sondern im Formpreßverfahren hergestellt werden, ist natürlich auch eine ausreichende Konizität erforder¬ lich. Das beschriebene Bauprinzip ist natürlich auch für so¬ genannte vertikal aufgestellte Sturzbrennerheizkessel anwendbar, die keine topfartige Brennkammer 23 aufweisen, sondern einen nach unten offenen Brennkammereinsatz. Dafür bedarf es lediglich einer entsprechenden Umgestaltung der Endglieder 10, da hierbei die abzuführenden Rauchgase im Bereich des brennerseitigen End¬ gliedes 10 abgeführt werden, nachdem sie im Bereich des anderen und dann unten angeordneten Endgliedes 10 lediglich um und in den im Querschnitt ringförmigen Heizgaszug nach oben umgelenkt werden.

Da sich aufgrund unterschiedlicher Wärmebelastungen einerseits an der Feuerraumwand 4' und andererseits am Stahlblechmantel 12 unterschiedliche Wärmedehnungen dieser Teile ergeben können, ist die Abdichtung des Sthalblechmantels 12 gemäß Fig. 4 ausgebil¬ det, d.h., der Stahlblechmantel 12 sitzt mit Schiebesitz und mindestens einseitig mit einer Ringdichtung 15 ' versehen in ei¬ ner entsprechenden Nut 23 der Endglieder 10.

Claims

-T-- Patentansprüche:

1. Heizkessel zum Verbrennen flüssiger oder gasförmiger Brenn¬ stoffe, bestehend aus einem wasserführenden, mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (1,2) versehenen Gehäuse (3), das von einem Feuerraum (4) durchgriffen ist, dessen beidendige Öff¬ nungen (5) mit Verschlüssen (6,7) versehen sind, von denen der eine (6) die Einsatzöffnung (8) für den Brenner (9) und der andere (7) die Abgasabführung enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wasserführende Gehäuse (3) aus zwei Endgliedern (10), ferner aus mindestens zwei die Feuerraumwand (4') bil¬ denden Ringen (11) und aus einem den wasserführenden Innen¬ raum nach außen abschließenden Stahlblechmantel (12) gebil¬ det ist, wobei der Stahlblechmantel (12) und die Ringe (11) mittels den Innenraum (13) durchgreifenden, an den End¬ gliedern (10) abgedichtet befestigten, auf den Umfang gleichmäßig verteilten Spannstäben (14) zwischen den End¬ gliedern (10) verspannt angeordnet und alle Stoßstellen zwi¬ schen dem Stahlblechmantel (12) und den Endgliedern (10), zwischen den Endgliedern (10) und den Ringen (11) und zwi¬ schen den Ringen (11) mit Dichtungseinrichtungen (15) verse¬ hen sind.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtungseinrichtungen (15) in Form von Nut- und Fe¬ dern ausgebildet und in den Nuten (16) Dichtungsringe (17) angeordnet sind.

1. Heizungskeεsel nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , -_ ~ daß die Endglieder (Jo ) aus Guß und die Ringe (11) aus Guß¬ oder Keramikmaterial gebildet sind.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ringe (11) feuerraumseitig mit Längsrippen (18) ver¬ sehen sind.

5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das brennerseitige Endglied (10) mit einem An¬ schlußringbund (19) für den Anschluß des Heizkes¬ selVerschlusses (6) versehen ist.

6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das abzugsseitige Endglied (10) als mit dem Abzugsan¬ schlußstutzen (20) versehene, im wesentlichen schwach ge¬ wölbte Scheibe ausgebildet ist.

7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Endglieder (10) auch außerhalb des zwischen diesen verspannten Stahlblechmantels (12) mit Spannstäben (14') verbunden und diese an überstehenden Rändern (21) oder Anschlußfortsätzen (22) der Endglieder (10) befestigt sind.

8. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Endglieder (10) und die Ringe (11) in ihrer Formge¬ bung "grün - ausformbar" ausgebildet sind.

9. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vor- und Rücklaufanschlüsse (1,2) am Stahlblechman¬ tel (12) angeschlossen sind.

10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Enden des Stahlblechmantels (12) mit Schiebesitz in Nuten (23) der Endglieder (10) eingebunden und in den Nuten (23) mit mindestens einer Rindichtung (15') umgeben sind.