DE1012051B - Stehender gasbeheizter Wasserkessel, insbesondere fuer Sammelheizungsanlagen - Google Patents

Description

• Stehender gasbeheizter Wasserkessel, insbesondere für Sammelheizungsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf einen stehenden, gasbeheizten Wasserkessel, insbesondere für Sammelheizungsanlagen mit um den in der Mitte gebildeten Verbrennungsraum gleichachsig ineinander angeordneten, ringzylindrischen Wassermänteln.
• Es ist eine Erfahrungstatsache, daßder Wirkungsgrad gasbeheizter Kessel verhältnismäßig gering ist. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß bei den bekannten Kesseln nicht für eine weitgehende Ausnutzung der in den Heizgasen enthaltenen Wärmeenergie gesorgt wird. Die Abgase verlassen die Kesselanlage mit noch verhältnismäßig hohen Temperaturen und führen zudem noch beträchtliche Mengen an Feuchtigkeit mit sich, die sich als Kondenswasser an den Fuchs- und Kaminwänden niederschlägt und dort Zerstörungen und Korrosionen hervorruft.
• Es sind bereits Sammelheizungskessel bekanntgeworden, welche aus mehreren ineinanderstehenden Hohlkörpern bestehen. Diese Kessel erreichen aber nicht den gewünschten Wirkungsgrad, da der Wärmetausch zwischen den Heizgasen und dem zu erwärmenden Wasser ungünstig ist und ein Teil der in den Heizgasen enthaltenen Wärmeenergie mit den Abgasen verlorengeht.
• Dieser Nachteil wird bei einem Wasserkessel der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß unmittelbar über dem Verbrennungsraum ein ballonförmiger Wassersammler angeordnet ist, dem das Kesselwasser über die hintereinandergeschalteten Wassermäntel, von außen nach innen strömend, zugeleitet wird, und daß in den Wassermänteln senkrechte Heizrohre angeordnet und oben durch einen Deckel mit Umlenkkammern und in der Mitte durch eine mantelartige Schürze derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Heizgase von den inneren Heizrohren zunächst das in der Kesselachse verlaufende, von dem Sammler abgehende Vorlaufsteigerohr im Steigezug beaufschlagen, um dann über die Umlenkkammern durch die äußeren Heizrohre im Fallzug sowie den den Kessel außen umgebenden Abgasmantel im anschließenden Steigezug zum Abzugkanal oben zu gelangen.
• Durch die Anordnung des Rohrsystems innerhalb der wasserführenden, ringförmigen Hohlkörper strömt das zu beheizende Wasser von außen nach innen den von innen nach außen geführten Heizgasen entgegen. Durch diese Anordnung wird ein günstiger Wärmetausch zwischen den Heizgasen und dem Wasser herbeigeführt. -Die Erprobung eines Kessels nach der Erfindung hat gezeigt, daß die Heizgase nach Durchstreichen der Heizrohre fast ihre ganze Wärme an das Wasser abgegeben haben und nur noch mit geringer Temperatur in den Kamin gelangen. Die Außenwand des Kessels ist daher so kalt, daß dieser ohne irgendwelche Wärmeschutzvorrichtungen in nächster Nähe von anderen Gegenständen, z. B. einer Holzwand, aufgestellt werden kann.
• In der Zeichnung ist ein Wasserkessel gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Wasserkessel im senkrechten Mittelschnitt, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch den Kessel in Richtung der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht des Wasserkessels gemäß Fig. 1 und Fig. 2, teilweise aufgeschnitten.
• Der Wasserkessel besitzt einen äußeren Mantel 1, der durch den Deckel 2 und den Boden 3 abgeschlossen ist. Der Deckel 2 ist mit einer Sammelglocke 4 versehen, an welche das Rauchgasableitungsrohr 5 angeschlossen ist. Der Mantel 1 umschließt, unter Einhaltung eines Abstandes, die beiden gleichachsig ineinander angeordneten, ringförmigen Hohlkörper 7 und 10, die ringzylindrische Wassermäntel begrenzen. Der Hohlkörper 7 besteht aus den Wänden 71 und 72 sowie dem ringförmigen Boden 82 und dem oberen Ring 81.
• Umgeben von dem Hohlkörper 7 ist der Hohlkörper 10, der aus den Wänden 101 und 102 sowie den ringförmigen Teilen oben und unten 111 und 112 zusammengesetzt ist.
• Innerhalb des äußeren Wassermantels sind die Heizrohre 9 und innerhalb des inneren Wassermantels die Heizrohre 12 angeordnet. Die ringförmigen Teile 81 und 82 und 111 und 112 oben und unten dienen als Halterung für die Rohre. Die Rohre können kreisrunden oder elliptischem- Querschnitt =aufweisen. An den Rohren sind vorzugsweisse Lämelfefi-(Fig.2, rechter Teil) befestigt, die zur Abstützung der Rohre gegeneinander oder gegen die Wände der Hohlkörper dienen. Damit wird die Festigleeif erfiöhl: .. Der äußere. Hohlkörper=?`- ist. untere - unmittelbar durch vierkreuzförmig angeordnete Rohre 131, 132, 1,41,-. 1.42 an-. das Rücklauf"rohx 15 angeschlossen. An diesem Rölzr15- sind @aüW die Süßte 20 des Wasserkessels befestigt. '@"@'- - `"- --- - -Die obere Verbindung der: beiden ringzylindrischen Wassermäntel ? und 10..W.Ird dadurch; :bewerkstelligt, daß die "Teile 81" und 11i'zü einer gemeinsamen ringförmigen Seheibe -ve-reinigt;--und die-- innere Wand-7.-2-des Hohlkörpers 7 mit der äußeren Wand 101 des Hohlkörpers 10 mittels des Ringes 16 verbunden werden. Die Wände72 und 101 sind kürzer gehalten, sa-daß -das- Wasser aus defrr äußeren Wassermantel 7 ungehindert -durch- den .Durchfluß 17 in den inneren Wassermantel 10 übertreten kann.
• Zwischen der Wand fi2--des Hohlkörpers 7 und der Wand -101 des Hohlkörpers 10 - ist ein ringförmiger Hohlraum gelassen,- welcher infolge. der schlechten Leitfähigkeit der in ihm-fiefiüdlichen Luft die beiden Hohlkörper 7 und 10 gegeneinander abdämmt und jeglichen Wärmetausch aussAaltet.
• Durch den ringförmigen Durchgang 22 steht der innere Wassermantel 10- unten mit dem Sammler 18 in Verbindung; der über- dein Verbrennungsraum 36 angeordnet ist. Axial an dem Sammler 18 ist das Steigrohr 19 befestigt, --durch @velches--das--erhitzte Wasser nach oben abgeführt-wird. Durch das Rohr 21 von geringem Querschnitt-ist der Sammler. 18 mit dem Rücklauf rohr 15 verbunden.
• Ferner ist durch vier -durch den Durchgang 22 geführte, sich zwei und - zwei diametral gegenüberstehende Kanäle 23. von geringem -Querschnitt eine Verbindung zvsrischen dem V erbrennungsraüm un.d dem Raum über dem Sammler 18 hergestellt. -AM oberen Teil des Wasserkessels ist zwischen dem I)ecltel 2 des Mantels-1 __und der Riigscheibe 81, 1I1. eine UUmlenkkammer 24 -gebildet, in der zwei als Zwischenwände .dienende, mit Mittelbohrungen .versehene Deckel 25--und 26- `eingebaut sind. Der Deckel 25 umschließt das Steigohr 19 und liegt mit seinem Außenrand auf der Ringscheibe 81, 111. Der Deckel 26 von geringerem Durchmesser liegt mit seinem Außenrand zwischen den oberen Mündungen- -der Rohrsysteme 9 und 12 ebenfalls- auf der Ringscheibe 81, 111, dagegen mit dem Innenrand seiner Mittelbohrung auf dem oberen Rand der axial um das Steigrohr 19 angeordneten, mantelartigen Heizgasschürze 27 auf. Diese Schürze ist nach unten offen und mündet in die von- dem Deckel 25 umschlossene. Kammer.
• Die Kammer 24 wird somit durch die Deckel 25 und 26 in drei Dämmern aufgeteilt. Die obere Kammer 28 stellt die Verbindung zwischen dem ring7-ylindrischen Heizgasmantel 2.9, gebildet aus dem Mantel 1 und der Außenwand des Hohlkörpers 7, und - der Sammelglocke 4 oben her, durch welche die Abgase abgeleitet werden. .Die mittlere Kammer 30 verbindet die oberen Mündungen- der Heizrohre 9 mit dem von der Schürze 27 eingeschlossenen; mittleren Steigzug 37. Innerhalb der Kammer- 30 sind die vom Steigrohr 19 strahlenförmig nach dem Durchfluß 17 geführten -Leitungen 31_ untergebracht. Die untere Kammer 32 verbindet die oberen Mündungen der Heizrohre 12 mit dem ringförmigen Raum 33. - @-Die in dem äußeren 'CMässermantel 7 :angeordneten Rohre 9 münden unten reden Raum 34 aus, der durch

  den-.Mantel--1, , die Wand 71 und gebogene Umlenk-

  teile begrenzt ist: Die Heizrohre 12 in dem inneren

  Wassermantel 10 münden unten in den, Verbrennungs-

  raum 35 aus, der an diesen seitlich von dem Hohl-

  körper-? begrenzt: ist und nach unten offen steht. In °'

  diesen3-'Verbrennungsraum ist der Gasbrenner 36 an-

  geordnet.

  Die Wirkungsweise des Wasserkessels nach der

  Erfindung ist folgende: In der Fig. 1 ist der Weg des

  Wassers durch ausgezogene starke Pfeile und der

  Weg der Abgase durch gestrichelte Pfeile angedeutet.

  Die Heizgase entweichen aus dem Verbrennungs-

  raum 35 in die -senkrechten Rohre 12 im inneren

  Wassermantel -10, dürctstreichen diese Röhre 12 vöÜ

  unten nach oben (Feg. 1) und werden in der

  Kammer 32 in .den ringzylindrischen Eallzug-33 h -

  gelenkt.. Soddnn-steigen-_die Heizgase innerhalb,..

  Schürze 27- nach oben, gelangen in die mittlere Keiw-

  irrer 30 und werden .durch. die Heizrohre 9 im Fallzgg

  nach unten in den Raum 34 geführt: Hier schließt d`

  äußere Heizgasmantel 29 als Steigzug .an;, so daß .die,'

  Abgase über, die obere Kammer 28 und die

  glocke 4 oben n--das Ableitungsrohr ,5 und.. zum tank

  geführt werden. -. _ >. ;r

  Der Weg des Wassers (durch - ausgezogene Pfeile,

  dargestellt) verläuft wie folgt:.

  '° Das Wasser, z. B. einer -Heizungsanlage, geia t

  'im Rücklauf durch- die Rohre-15, 131, 141, 142 .in ' en

  unteren Teil :des- Wassermantels 7, steigt. in :dem

  hoch; -wird oben- bei 17 umgelenkt, so daß- es" des

  Wassermantel 10 von oben nach -unten durchfließt,

  Über den ringförmigen Durchgang 22 tritt das. Wasser

  in .den Sammler.l8.ein, um von hier .über das Steig;,

  rohr 19 nach oben und in die Heizungsanlage einziz,'

  treten. _ - ,

  -Die Heizgase und :das. Kesselwasser, werden im"

  Gegenstrom zueinander geführt,, so daß ein güris#,r.

  Wärmetausch.stattfinden kann. - ,,#,

  #

  Ferner stehen die schon abgekühlten Albgase _in d;,

  äußeren Heizrohren 9 und dem äußererri Heizgas-'

  mante129 über die Trennwände mit dem kühleren Rück-.

  laufwasser in .Wärmetausch. Wie Versuche gezeigt

  haben, besitzt dieses Wasser eine wesentlich geringere

  Temperatur als diese Abgase (z. B.'Wasser mit'3Q°.,r

  gegenüber Abgasen mit 200° C), so daß trotz " d

  niedrigen Temperatur der Abgase ein merkbard@ .

  Wärmetausch stattfindet. Die heißen Heizgase b@,uf:

  schlagen das bereits vorerhitzte Wasser besondeWim

  Sammler 18, so daß die Temperatur des Wassers noch,

  gesteigert wird. " ,

  Die Leitungen .31, welche den Durchfiuß 17 ä1 Wassermäntel mit dem oberen Teil des Steigrohres 9,

  verbinden, lösen drei Aufgaben: , ..

  1. Beim Füllen des Wasserkessels kann die Luft

  in den Hohlkörpern 7 und 10 in das .. Steigrohr 19

  und .damit in das .übliche offene Ausdehnungsgefäß;

  entweichen. . ,, ,

  2.. Beim Entleeren der gesamten Heizungsanlage

  karui Luft in .den oberen Teil der Hohlkörper 7 und 1Q

  austreten.

  3. Für den Fall, daß die Heizkörper .der Heizu9997

  anlag,e gegenüber dem Wasserkessel tiefer -öder..x

  gleicher Höhe liegen, so daß eine Pumpe erforderlich

  wäre, genügt in dem Hohlkörper 10 und dem Saimu.-.

  ler 18 etwa erzeugter Dampf, um durch Entweichen

  über die Leitungen 31 in das Steigrohr 19 eine Stra131-

  pumpenwirkung zu erzeugen, die den Wasserumla

  in der.Heizungsanlage gewährleistet. Für diesen J`A'i@

  verläuft die Inbetriebnahme der Heizungsanlage'

  in folgender Weise:

  Die Hohlkörper 7 und 10 und der Sammler 18 werden mit kaltem Wasser gefüllt. Der Gasbrenner 36 wird entzündet. Damit erwärmt sich das Wasser in dem Sammler 18, in dem Steigrohr 19 und im Hohlkörper 10 und verdampft. Der Dampf entweicht durch die Leitungen 31 und erzeugt somit im Vorlaufrohr und im ganzen Rohrnetz der Heizungsanlage einen sich beschleunigenden Wasserumlauf, durch weichen das erwärmte Wasser im Hohlkörper 10 stetig durch kaltes Rücklaufwasser ersetzt wird. Diese Umlaufbeschleunigung nimmt dann zunächst ab, um bis auf den Nullpunkt zu fallen.
• Das Wasser im Hohlkörper 10, im Sammler 18 und dem Steigrohr 19 erwärmt sich aufs neue, verdampft wiederum, und der Vorgang wiederholt sich.
• Da aber mit jedem Impuls das Wasser, das den Kessel durchläuft, ständig wärmer wird und die Impulse schneller aufeinander erfolgen, arbeitet der Kessel schließlich ohne Dampfentwicklung im Kessel selbst sowie im Rohrnetz ununterbrochen weiter.
• Die Kanäle 23, welche am unteren Teil des Sammlers 18 vorgesehen sind, ermöglichen ein Ableiten von Kondenswasser in dem Verbrennungsraum 35, von wo es über eine Sammelplatte in das Abflußrohr fließt. Zum gleichen Zweck sind am Boden 3 Kanäle 40 vorgesehen, durch welche das sich an den kalten Wänden des Hohlkörpers 7 niederschlagende Kondenswasser abgeleitet wird.
• Der gasbeheizte Wasserkessel nach der Erfindung weist folgende besondere technisch bedeutsame Vorteile auf: 1. Auf Grund der an sich bekannten Gegenstromführung von Wasser und Heizgasen wird der Wärmetausch gesteigert.
• 2. Die Heizgase entweichen dem Kessel mit niedriger Temperatur. Kondenswasser tritt in den Kaminrohren überhaupt nicht auf.
• 3. Der Wasserkessel besteht im wesentlichen aus zylindrischen und daher leicht und billig herzustellenden Bauteilen.
• 4. Der Wasserkessel ist symmetrisch zur senkrechten Achse aufgebaut, so daß die Wasserströme ebenfalls symmetrisch zu dieser Achse geführt sind. Diese Anordnung bewirkt Kreisbewegungen von gleicher Länge und gleichem Widerstand bei niedrigem Druckverlust im Wasserkessel.
• 5. Die Sammelglocke 4, die Deckel 2, 25, 26, die Heizgasschürze 27 und der Mantel 1 werden durch ihr eigenes Gewicht in ihrer Lage gehalten und sind ineinandergesetzt, ohne daß irgendwelche Befestigungsmittel, wie Schrauben, Bolzen oder Niete, erforderlich sind. Dadurch ist das Reinigen sämtlicher Teile des Wasserkessels erleichtert. Die Heizrohre 9 und 12 sind von oben her leicht zugänglich. Die inneren Teile des Kessels können mühelos, z. B. mittels eines Staubsaugers, gereinigt werden.
• Es ist für die Erfindung unerheblich, wenn der Wasserkessel anstatt mit Leuchtgas mit anderen brennbaren Gasen, wie Methan oder Propan oder Butan, beheizt wird.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stehender, gasbeheizter Wasserkessel, insbesondere für Sammelheizungsanlagen mit um den in der Mitte gebildeten Verbrennungsraum gleichachsig ineinander angeordneten, ringzylindrischen Wassermänteln, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über dem Verbrennungsraum (35) ein ballonförmiger Wassersammler (18) angeordnet ist, dem das Kesselwasser über die hintereinandergeschalteten Wassermäntel (7,10), von außen nach innen strömend, zugeleitet wird, und daß in den Wassermänteln senkrechte Heizrohre (9, 12) angeordnet und oben durch einen Deckel (25, 26) mit Umlenkkammern und in der Mitte durch eine mantelartige Schürze (27) derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Heizgase von den inneren Heizrohren (12) zunächst das in der Kesselachse verlaufende, von dem Sammler abgehende Vorlaufsteigerohr (19) im Steigezug beaufschlagen, um dann über die Umlenkkammern durch die äußeren Heizrohre (9) im Fallzug sowie den den Kessel außen umgebenden Abgasmantel (29) im anschließenden Steigezug zum Abzugkanal (5) oben zu gelangen.
2. 2. Wasserkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre (9, 12) mit Lamellen versehen sind, die sich an die benachbarten Rohre oder die Wände der ringzylindrischen Wassermäntel (7, 10) anlehnen.
3. 3. Wasserkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringzylindrischen Wassermäntel (7, 10) oben durch Leitungen (31) unmittelbar mit dem oberen Teil des Steigrohres (19) verbunden sind.
4. 4. Wasserkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den tiefsten Stellen der Heizgaszüge (34) verschließbare Kanäle (40) zum Abfluß von Kondenswasser vorgesehen sind (Fig. 1). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 527 194, 537 956; schweizerische Patentschrift Nr. 208 497; französische Patentschrift Nr. 1067 670.