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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.
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PATENT CLAIMS
1) Combined boiler for the provision of heating and domestic hot water with a boiler room (3) for fluid undlodet solid fuels, a boiler jacket (2) at least partially surrounding this boiler room and intended for heating the heating water, and one with the boiler man;
; tel connected boiler section (7) with a hot water boiler (9) and a boiler heating jacket cis at least partially surrounding it, characterized by - a first, optionally lockable and unlockable connection section between the boiler jacket (2) and the boiler heating jacket (8) with a relatively high lying inlet passage (16) into the boiler heating jacket, and - a second connecting section arranged at a distance from the first connecting section between the boiler heating jacket and the boiler jacket with a siphon-like flow element (17) with a relatively low return opening (13) on the boiler jacket,
that - when the inlet passage (16) is clear, the heating water that has entered the boiler heating jacket and is cooled by heat being released to the domestic water boiler (9) flows back into the heating jacket (2) due to the circulation of gravity through the return opening (13).
2) Combined boiler according to claim 1, characterized in that the inlet passage (16) is at the upper end of the first connecting section, and that the inlet passage can be blocked and released by a mechanically driven flap (15).
3) Combined boiler according to claim 2, characterized in that the flap (15) is urged by the bias of a spring (21) in the open position of the inlet passage (16).
4) Combined boiler according to claim 3, characterized in that the drive mechanism of the flap (15) is actuated by an electromagnet, the flap being pushed into the open position of the inlet passage when the magnet coil is de-energized.
The present invention relates to a combined boiler for the provision of heating and domestic hot water with a boiler room for fluid and / or solid fuels, a boiler jacket at least partially surrounding this boiler room and intended for heating heating water, and a boiler section connected to the boiler jacket with a hot water boiler and a boiler heating jacket that at least partially surrounds it.
The use of the double jacket principle in the creation of combined boilers of this type enables the construction of a simple, safe and compact device.
A disadvantage of operating such a boiler is that the water circulating in the double jacket must have the temperature required by the heating system. However, this is usually higher than that required in the domestic water network, and efficient control of the domestic water temperature is often not easy to achieve. The domestic hot water is therefore often too hot, so that in addition to increased lime separation and pipe corrosion, there is also an increased risk of scalding at the tap.
It is known to provide combined boilers with so-called charge pumps for the provision of heating urid hot water. A circulation pump is installed between the heating water generator and the domestic hot water boiler, which is however switched on or off according to the heat demand in the boiler: "in order to achieve the desired domestic hot water temperature. The disadvantage here is that the pump is subject to a certain amount of wear and additional energy for it In addition, it is not possible to use the domestic hot water boiler as a quickly activatable safety element against excessive boiler temperatures if the control units fail.
Relevant regulations, however, require that in boiler systems, which can also be heated with solid fuels, so-called thermal discharge safeguards as temperature monitors or safety temperature limiters must be installed in the hot water heater.
The object of the present invention is to provide a combined boiler for the provision of heating and hot water of the type mentioned, in which - while avoiding a circulation pump - the heating jacket of the hot water boiler from the heating circuit and the return of the cooled heating medium from the said Heating jacket done by gravity circulation.
The achievement of this object according to the invention results from the characterizing features of claim 1.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is described below with reference to the drawing. In it shows
Fig. 1 in a schematic representation in vertical section the active parts of a boiler of the type according to the invention and their mutual arrangement, and
2 shows the valve flap between the heating and service water section in the closed position corresponding to the circled section in FIG. 1.
In Fig. 1, 1 denotes the heating boiler section, in which a furnace 3 is located within a boiler jacket 2. The furnace 3 can either be designed for firing with fluid (oil / gas) or solid fuels, or combined for the use of fluid and solid fuels. 4 is a boiler temperature sensor and 5 and 6 the heating water supply and return.
Above the heating boiler section 1, the boiler section 7 is arranged, in which a process water boiler 9 with (not shown) cold water supply lines and hot water discharge lines is located within a boiler heating jacket 8. 10 with a boiler temperature sensor and 11 with an overpressure safety valve is designated.
1, the boiler section 1 and the boiler section 7 are separated from one another only by a simple intermediate wall 14 provided with through openings 12 and 13 for reasons of illustration, it is understood that in practice construction sections provided with connecting flanges may be present in their place which contain, for example, the flow directing or control means shown directly above the passage openings 12, 13 and described in detail below. It is further understood that the construction sections symbolized by the intermediate wall 14 at least substantially dampen direct heat transfer from the heating section 1 to the boiler section 7.
Not shown in Fig. 1 is the thermal insulation of the heating and boiler sections.
The passage openings 12, 13 symbolize direct connections between the boiler jacket 2 and the boiler heating jacket 8. When the flap 15 is open according to FIG. 1, heated heating water flows in the direction of arrow A through an inlet passage 16 at the top into the boiler heating jacket 8, and in this Heating water cooled by the process water in the process water boiler 9 flows back under gravity in the direction of arrow B through a - below - siphon-like passage 17 back into the boiler jacket 2. Since under normal operating conditions the heating water in the boiler jacket 2 has a temperature of approx. 9D to 95 "C
and the process water in the boiler 9 has a final temperature of about 70 C, there is always a medium circulation from the passage 16 to the siphon-like passage 17 when the flap ls is open.
The flap 15 is part of an electromagnetically actuated flap arrangement 18. In this, as can also be seen from FIG. 2, when a coil 19 is energized in the direction of the arrow C when the coil 19 is energized, a flap actuating lever 22 moves clockwise by overcoming the force of a spring 21. As a result, the flap 15 falls against a seat stop 23 and the passage of heating water from the boiler jacket 2 to the boiler heating jacket 8 is blocked. The supply of the coil 19 is controlled by the boiler temperature sensor 10, the coil 19 being de-energized at a temperature below the desired final temperature in the domestic water boiler 9. The actuating lever 22 pivots in the counterclockwise direction due to the force of the spring 21 and lifts the flap 15 into its open position according to FIG. 1.
The purpose of this zero voltage circuit is explained below.
When the flap resting on the seat stop 23, the supply of heating water from the boiler jacket 2 to the boiler heating jacket 8 is interrupted. The heating medium in the boiler heating jacket thus only circulates internally, if necessary via a passage 16 'which is now open according to FIG. 2, until the temperature sensors 10 are caused to de-energize the coil 19 by removing hot water from the boiler 9 and a corresponding inflow of cold water. The flap 15 then raised again via the actuating lever 22 releases the passage 16 (FIG. 1) and new heating water can enter the boiler heating jacket.
If in the heating boiler section due to failure of the control, or due to poorly regulated solid fuel operation caused too high heating power, too high a temperature determined by the boiler temperature sensor occurs, the excitation of the coil 19 is interrupted. This in turn opens the inlet passage 16 as described above. The boiler water, which is too hot, can thus rise immediately into the boiler heating jacket 8 and release its heat content there. If this is not enough, the pressure in both the boiler jacket 2 and the boiler heating jacket rises until the overpressure safety valve 11 applied at the highest point on the boiler heating jacket 8 responds, the excess energy flowing out in the form of hot water and steam in a known manner .
For the heating water supply from the boiler jacket 2 to the boiler heating jacket 8, an electromagnetically controlled flap mechanism which is effective between the passage opening 12 and the inlet passage 16 is shown purely schematically in the drawing. However, it goes without saying that in practice this construction section can be conveniently adapted to diverse design requirements, and for example the control can also be carried out by other means than shown. Likewise, for the return of the heating water cooled in the boiler heating jacket 8, the schematically shown siphon-like passage 17 and a passage opening 13 are shown.
In practice, this construction section can also be largely adapted to special design requirements, but it must be ensured that the boiler heating medium circulates freely and works when the passage 16 is open.