CH629291A5

CH629291A5 - Combined heating boiler for the preparation of heating and service-warm water

Info

Publication number: CH629291A5
Application number: CH254378A
Authority: CH
Inventors: Paul Stuecklin
Original assignee: Stuecklin & Cie Ag
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1982-04-15

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1) Kombinierter Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungs- und Brauchwarmwasser mit einem Heizungsraum (3) für fluide undlodet feste Brennstoffe, einem diesen Heizungsraum wenigstens teilweise umgebenden und für die Erwärmung von Heizungswasser bestimmten Kesselmantel (2), sowie einem mit dem Kesselman;

;tel verbundenen Boilerabschnitt (7) mit einem Brauchwasserboiler (9) und einem diesen wenigstens teilweise umgebenen Boilerheizmantel cis), gekennzeichnet durch - einen ersten, wahlweise sperr- und freigebbarenVerbindungsabschnitt zwischen dem Kesselmantel (2) und dem Boilerheizmantel (8) mit einer relativ hoch liegenden Einlaufpassage (16) in den Boilerheizmantel, sowie - einen im Abstand vom ersten Verbindungsabschnitt zwischen dem Boilerheizmantel und dem Kesselmantel angeordneten zweiten Verbindungsabschnitt mit einem syphonartigen Strömungsglied (17) mit einer relativ niedrigen Rücklauföffnung (13) am Kesselmantel, das Ganze derart,

dass - bei freigegebener Einlaufpassage (16) das durch diese in den Boilerheizmantel eingetretene und durch Wärme abgabe an den Brauchwasserboiler (9) abgekühlte Heizungswasser infolge Schwerkraftzirkulation durch die Rücklauföffnung (13) in den Heizungsmantel (2) zurückfliesst.

2) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einlaufpassage (16) am oberen Ende des ersten Verbindungsabschnittes befindet, und dass die Einlaufpassage durch eine mechanisch angetriebene Klappe (15) sperr- und freigebbar ist.

3) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (15) durch die Vorspannung einer Feder (21) in die Offenstellung der Einlaufpassage (16) gedrängt ist.

4) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass derAntriebsmechanismus der Klappe (15) durch einen Elektromagneten betätigt ist, wobei die Klappe bei entregter Magnetspule in die Offenstellung der Einlaufpassage gedrängt ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kombinierten Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungs- und Brauchwarmwasser mit einem Heizungsraum für fluide und/oder feste Brennstoffe, einem diesen Heizungsraum wenigstens teilweise umgebenden und für die Erwärmung von Heizungswasser bestimmten Kesselmantel, sowie einem mit dem Kesselmantel verbundenen Boilerabschnitt mit einem Brauchwasserboiler und einem diesen.wenigstens teilweise umgebenden Boilerheizmantel.

Die Anwendung des Doppelmantelprinzips bei der Erstellung von kombinierten Heizkesseln dieser Art ermöglicht den Aufbau eines einfachen, sicher arbeitenden kompakten Gerätes.

Ein Nachteilbeim Betrieb eines solchen Heizkessels ist, dass das im DoppelmÅantel zirkulierende Wasser die von der Heizungsanlage gefordee Temperatur aufweisen muss. Diese ist jedoch in der Regel hoher als die im Brauchwassernetz gewünschte, und eine effiziente Steuerung der Brauchwassertemperatur ist oft nicht leicht zu erzielen. Das Brauchwarmwasser ist deshalb vielfach zu heiss, so dass neben erhöhter Kalkabscheidung und Leitungskqrrosion auch eine erhöhte Verbrühungsgefahr an den Zapfstelleri resultiert.

Es ist bekannt, kombinierte Kessel für die Bereitstellung von Heizungs- urid Brauchwarmwasser mit sogenannten Ladepumpen zu versehen. Dabei wird eine Zirkulationspumpe zwischen den Heizungswassererzeuger und den Brauchwasserboiler eingebaut, die jedoch dem Wärmebedarf im Boiler ein- oder ausgeschaltet wird:", um die gewünschte Brauchwarmwassertemperatur zu erzielen. Nachteilig ist dabei, dass die Pumpe einem gewissen Verschleiss unterworfen ist und zusätzlich Energie für deren Betrieb aufgewendet werden muss. Hinzu kommt, dass es nicht möglich ist, den Brauchwasserboiler als schnell aktivierbares Sicherungselement von zu hohen Heizkesseltemperaturen bei Versagen der Steuergeräte einzusetzen.

In einschlägigen Vorschriften wird indessen verlangt, dass in Kesselanlagen, welche auchmitFestbrennstoffen beheizt werden können, in die Brauchwassererwärmer sogenannte thermische Ablaufsicherungen als Temperaturwächter bzw. Sicherheitstemperaturbegrenzer einzubauen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kombinierten Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungsund Brauchwarmwasser der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem-unter Vermeidung einer Zirkulationspumpe - die Speisung des Heizmantels des Brauchwasserboilers aus dem Heizungskreislauf und der Rücklauf des abgekühlten Heizmediums aus dem genannten Heizmantel durch Schwerkraftzirkulation erfolgt.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein Ausführungsbeispie des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise im Vertikalschnitt die aktiven Teile eines Heizkessels der erfindungsgemässen Art und deren gegenseitige Anordnung, und
Fig. 2 die Ventilklappe zwischen Heizungs- und Brauchwasserabschnitt in geschlossener Stellung entsprechend dem eingekreisten Abschnitt in Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den Heizungs-Kesselabschnitt, in welchem sich innerhalb eines Kesselmantels 2 ein Feuerungsraum 3 befindet. Der Feuerungsraum 3 kann wahlweise für die Befeuerung mit fluiden (Oel/Gas) oder festen Brennstoffen, oder kombiniert für die Verwendung von fluiden und festen Brennstoffen gestaltet sein. Mit 4 ist ein Kesseltemperatur Fühler und mit 5 und 6 der Heizungswasser-Vor- bzw. -Rücklauf bezeichnet.

Über dem Heizungskesselabschnitt 1 ist der Boilerabschnitt 7 angeordnet, in welchem sich innerhalb eines Boilerheizmantels 8 ein Brauchwasserboiler 9 mit (nicht gezeigten) Kaltwasserzuleitungen und Warmwasserableitungen befindet. Mit 10 ist ein Boilertemperatuifühler und mit 11 ein Überdrucksicherheitsven til bezeichnet.

Obschon in Fig. 1 der Heizungskesselabschnitt 1 und der Boilerabschnitt 7 aus Darstellungsgründen nur durch eine einfä- che mit Durchtrittsöffnungen 12 und 13 versehene Zwischenwand 14 voneinander getrennt sind, versteht es sich, dass in der Praxis an deren Stelle mit Verbindungsflanschen versehene Konstruktionsabschnitte vorhanden sein können, welche beispielsweise die unmittelbar über den Durchtrittsöffnungen 12,13 gezeigten und nachstehend detailliert beschriebenen Strömungslenk- bzw. Steuermittel enthalten. Es versteht sich weiter, dass die durch die Zwischenwand 14 symbolisierten Konstruktionsab- schnitte eine direkte Wärmeübertragung vom Heizungsahschnitt 1 zum Boilerabschnitt 7 zumindest wesentlich dämpfen.

Nicht gezeigt in Fig. 1 ist die Wärmeisolierung des Heizungs- und des Boilerabschnittes.

Die Durchtrittsöffnungen 12, 13 symbolisieren direkte Verbindungen zwischen dem Kesselmantel2 und dem Boilerheizmantel 8. Bei gemäss Fig. 1 offenstehender Klappe 15 strömt in Richtung des Pfeiles A durch eine - oben liegende - Einlaufpassage 16 aufgeheiztes Heizungswasser aufwärts in den Boilerheiz mantel 8, und in diesem durch das Brauchwasser im Brauchwasserboiler 9 abgekühltes Heizungswasser strömt unter Schwerkraftwirkung in Richtung des Pfeiles B durch eine - untenliegende - syphonartige Passage 17 abwärts in den Kesselmantel 2 zurück. Da unter normalen Betriebsverhältnissen das Heizungswasser im Kesselmantel 2 eine Temperatur von ca. 9D bis 95" C

und das Brauchwasser im Boiler 9 etwa 70 C Endtemperatur aufweist, herrscht bei geöffneter Klappe ls stets eine Mediumszirkulation von der Passage 16 zur syphonartigen Passage 17.

Die Klappe 15 ist Teil einer elektromagnetisch betätigten Klappenanordnung 18. In dieser bewegt ein, wie auch anhand der Fig. 2 ersichtlich, bei Erregung einer Spule 19 in Pfeilrichtung C angezogener Magnetkern 20 unter Überwindung der Kraft einerFeder21 einen Klappenbetätigungshebel 22 in Uhrzeigerrichtung. Dadurch fällt die Klappe 15 gegen einen Sitzanschlag 23 und der Durchtritt von Heizungswasser aus dem Kesselmantel 2 zum Boilerheizmantel 8 wird gesperrt. Die Anspeisung der Spule 19 ist durch den Boilertemperaturfühler 10 gesteuert,wobei die Spule 19 bei einer unter der gewünschten Endtemperatur im Brauchwasserboiler 9 liegenden Temperatur entregt wird. Dabei verschwenkt sich der Betätigungshebel 22 durch die Kraft der Feder 21 in Gegenuhrzeigerrichtung und hebt dabei die Klappe 15 in ihre Offenstellung nach Fig. 1.

Der Zweck dieser Nullspannungs-Schaltung ist weiter unten erläutert.

Bei auf dem Sitz-Anschlag 23 aufliegender Klappe ist die Zufuhr von Heizungswasser aus dem Kesselmantel 2 zum Boilerheizmantel 8 unterbrochen. Das Heizmedium im Boilerheizmantel zirkuliert somit nur noch intern, gegebenenfalls über eine nun gemäss Fig. 2 geöffnete Passage 16', bis durch einen Brauchwasserentzug aus dem Boiler9 und einen entsprechenden Kaltwasserzustrom die Temperaturfühler 10 eine Entregung der Spule 19 veranlasst wird. Die dann wieder über den Betätigungshebel 22 angehobene Klappe 15 gibt die Passage 16 (Fig. 1) frei und neues Heizungswasser kann in den Boilerheizmantel eintreten.

Wenn im Heizungskesselabschnitt infolge Versagens der Steuerung, oder bei infolge schlecht regulierbarem Festbrenn stoffbetrieb hervorgerufener zu hoher Heizleistung eine durch den Kesseltemperaturfühler ermittelte zu hohe Temperatur auftritt, so wird die Erregung der Spule 19 unterbrochen. Dadurch erfolgt wiederum eine Öffnung der Einlaufpassage 16 wie oben beschrieben. Das zu heisse Kesselwasser kann somit sofort in den Boilerheizmantel 8 aufsteigen und dort von seinem Wärmeinhalt abgeben. Genügt dies nicht, so steigt der Druck sowohl im Kesselmantel 2 als auch im Boilerheizmantel, bis das an der höchsten Stelle am Boilerheizmantel 8 angebrachte Überdruck Sicherheitsventil 11 anspricht, wobei die überschüssige Energie in an sich bekannter Weise in Form von Heisswasser und Dampf ins Freie abströmt.

Für die Heizungswasserzufuhr vom Heizkesselmantel 2 an den Boilerheizmantel 8 ist in der Zeichnung rein schematisch ein zwischen der Durchtrittsöffnung 12 und der Einlaufpassage 16 wirksamer elektromagnetisch gesteuerter Klappenmechanismus gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass dieser Konstruktionsabschnitt in der Praxis bequem mannigfaltigen Gestaltungsansprüchen anpassbar ist, und beispielsweise die Steuerung auch mit andern Mitteln als gezeigt, erfolgen kann. Desgleichen ist für die Rückführung des im Boilerheizmantel 8 abgekühlten Heizungswassers die schematisch gezeigte syphonartige Passage 17 und eine Durchtrittsöffnung 13 gezeigt.

Auch dieser Konstruktionsabschnitt kann in der Praxis weitgehend an spezielle Gestaltungsansprüche angepasst gestaltet werden, wobei jedoch eine nach dem Schwerkraftprinzip arbeitende und bei geöffneter Passage 16 frei laufende Zirkulation des Boilerheizmediums sichergestellt sein muss.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1) Kombinierter Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungs- und Brauchwarmwasser mit einem Heizungsraum (3) für fluide undlodet feste Brennstoffe, einem diesen Heizungsraum wenigstens teilweise umgebenden und für die Erwärmung von Heizungswasser bestimmten Kesselmantel (2), sowie einem mit dem Kesselman;

;tel verbundenen Boilerabschnitt (7) mit einem Brauchwasserboiler (9) und einem diesen wenigstens teilweise umgebenen Boilerheizmantel cis), gekennzeichnet durch - einen ersten, wahlweise sperr- und freigebbarenVerbindungsabschnitt zwischen dem Kesselmantel (2) und dem Boilerheizmantel (8) mit einer relativ hoch liegenden Einlaufpassage (16) in den Boilerheizmantel, sowie - einen im Abstand vom ersten Verbindungsabschnitt zwischen dem Boilerheizmantel und dem Kesselmantel angeordneten zweiten Verbindungsabschnitt mit einem syphonartigen Strömungsglied (17) mit einer relativ niedrigen Rücklauföffnung (13) am Kesselmantel, das Ganze derart,

dass - bei freigegebener Einlaufpassage (16) das durch diese in den Boilerheizmantel eingetretene und durch Wärme abgabe an den Brauchwasserboiler (9) abgekühlte Heizungswasser infolge Schwerkraftzirkulation durch die Rücklauföffnung (13) in den Heizungsmantel (2) zurückfliesst.
2) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einlaufpassage (16) am oberen Ende des ersten Verbindungsabschnittes befindet, und dass die Einlaufpassage durch eine mechanisch angetriebene Klappe (15) sperr- und freigebbar ist.
3) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (15) durch die Vorspannung einer Feder (21) in die Offenstellung der Einlaufpassage (16) gedrängt ist.
4) Kombinierter Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass derAntriebsmechanismus der Klappe (15) durch einen Elektromagneten betätigt ist, wobei die Klappe bei entregter Magnetspule in die Offenstellung der Einlaufpassage gedrängt ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kombinierten Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungs- und Brauchwarmwasser mit einem Heizungsraum für fluide und/oder feste Brennstoffe, einem diesen Heizungsraum wenigstens teilweise umgebenden und für die Erwärmung von Heizungswasser bestimmten Kesselmantel, sowie einem mit dem Kesselmantel verbundenen Boilerabschnitt mit einem Brauchwasserboiler und einem diesen.wenigstens teilweise umgebenden Boilerheizmantel.

Die Anwendung des Doppelmantelprinzips bei der Erstellung von kombinierten Heizkesseln dieser Art ermöglicht den Aufbau eines einfachen, sicher arbeitenden kompakten Gerätes.

Ein Nachteilbeim Betrieb eines solchen Heizkessels ist, dass das im DoppelmÅantel zirkulierende Wasser die von der Heizungsanlage gefordee Temperatur aufweisen muss. Diese ist jedoch in der Regel hoher als die im Brauchwassernetz gewünschte, und eine effiziente Steuerung der Brauchwassertemperatur ist oft nicht leicht zu erzielen. Das Brauchwarmwasser ist deshalb vielfach zu heiss, so dass neben erhöhter Kalkabscheidung und Leitungskqrrosion auch eine erhöhte Verbrühungsgefahr an den Zapfstelleri resultiert.

Es ist bekannt, kombinierte Kessel für die Bereitstellung von Heizungs- urid Brauchwarmwasser mit sogenannten Ladepumpen zu versehen. Dabei wird eine Zirkulationspumpe zwischen den Heizungswassererzeuger und den Brauchwasserboiler eingebaut, die jedoch dem Wärmebedarf im Boiler ein- oder ausgeschaltet wird:", um die gewünschte Brauchwarmwassertemperatur zu erzielen. Nachteilig ist dabei, dass die Pumpe einem gewissen Verschleiss unterworfen ist und zusätzlich Energie für deren Betrieb aufgewendet werden muss. Hinzu kommt, dass es nicht möglich ist, den Brauchwasserboiler als schnell aktivierbares Sicherungselement von zu hohen Heizkesseltemperaturen bei Versagen der Steuergeräte einzusetzen.

In einschlägigen Vorschriften wird indessen verlangt, dass in Kesselanlagen, welche auchmitFestbrennstoffen beheizt werden können, in die Brauchwassererwärmer sogenannte thermische Ablaufsicherungen als Temperaturwächter bzw. Sicherheitstemperaturbegrenzer einzubauen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kombinierten Heizkessel für die Bereitstellung von Heizungsund Brauchwarmwasser der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem-unter Vermeidung einer Zirkulationspumpe - die Speisung des Heizmantels des Brauchwasserboilers aus dem Heizungskreislauf und der Rücklauf des abgekühlten Heizmediums aus dem genannten Heizmantel durch Schwerkraftzirkulation erfolgt.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein Ausführungsbeispie des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise im Vertikalschnitt die aktiven Teile eines Heizkessels der erfindungsgemässen Art und deren gegenseitige Anordnung, und Fig. 2 die Ventilklappe zwischen Heizungs- und Brauchwasserabschnitt in geschlossener Stellung entsprechend dem eingekreisten Abschnitt in Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den Heizungs-Kesselabschnitt, in welchem sich innerhalb eines Kesselmantels 2 ein Feuerungsraum 3 befindet. Der Feuerungsraum 3 kann wahlweise für die Befeuerung mit fluiden (Oel/Gas) oder festen Brennstoffen, oder kombiniert für die Verwendung von fluiden und festen Brennstoffen gestaltet sein. Mit 4 ist ein Kesseltemperatur Fühler und mit 5 und 6 der Heizungswasser-Vor- bzw. -Rücklauf bezeichnet.

Über dem Heizungskesselabschnitt 1 ist der Boilerabschnitt 7 angeordnet, in welchem sich innerhalb eines Boilerheizmantels 8 ein Brauchwasserboiler 9 mit (nicht gezeigten) Kaltwasserzuleitungen und Warmwasserableitungen befindet. Mit 10 ist ein Boilertemperatuifühler und mit 11 ein Überdrucksicherheitsven til bezeichnet.

Obschon in Fig. 1 der Heizungskesselabschnitt 1 und der Boilerabschnitt 7 aus Darstellungsgründen nur durch eine einfä- che mit Durchtrittsöffnungen 12 und 13 versehene Zwischenwand 14 voneinander getrennt sind, versteht es sich, dass in der Praxis an deren Stelle mit Verbindungsflanschen versehene Konstruktionsabschnitte vorhanden sein können, welche beispielsweise die unmittelbar über den Durchtrittsöffnungen 12,13 gezeigten und nachstehend detailliert beschriebenen Strömungslenk- bzw. Steuermittel enthalten. Es versteht sich weiter, dass die durch die Zwischenwand 14 symbolisierten Konstruktionsab- schnitte eine direkte Wärmeübertragung vom Heizungsahschnitt 1 zum Boilerabschnitt 7 zumindest wesentlich dämpfen.

Nicht gezeigt in Fig. 1 ist die Wärmeisolierung des Heizungs- und des Boilerabschnittes.

Die Durchtrittsöffnungen 12, 13 symbolisieren direkte Verbindungen zwischen dem Kesselmantel2 und dem Boilerheizmantel 8. Bei gemäss Fig. 1 offenstehender Klappe 15 strömt in Richtung des Pfeiles A durch eine - oben liegende - Einlaufpassage 16 aufgeheiztes Heizungswasser aufwärts in den Boilerheiz mantel 8, und in diesem durch das Brauchwasser im Brauchwasserboiler 9 abgekühltes Heizungswasser strömt unter Schwerkraftwirkung in Richtung des Pfeiles B durch eine - untenliegende - syphonartige Passage 17 abwärts in den Kesselmantel 2 zurück. Da unter normalen Betriebsverhältnissen das Heizungswasser im Kesselmantel 2 eine Temperatur von ca. 9D bis 95" C **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.