DE1811360B1

DE1811360B1 - Electric boiler through which heating water flows vertically

Info

Publication number: DE1811360B1
Application number: DE19681811360
Authority: DE
Inventors: Heinrich Brockerhoff
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1970-09-03

Description

Die Erfindung betrifft einen senkrecht von Heizungswasser durchströmten Elektrokessel mit horizontal an einem Deckel befestigten Heizelementen, deren zu einer Schleife gebogenes Heizrohr in fester Einbettung einen Widerstandsdraht enthält, für eine Pumpenwarmwasserheizungsanlage mit einem Speicherwasserbehälter. The invention relates to a vertically flowed through by heating water Electric boiler with heating elements horizontally attached to a lid, their to a loop bent heating tube in solid embedding contains a resistance wire, for a pump hot water heating system with a storage water tank.

Bei einem derartigen Elektrokessel ist es bekannt, eine Anzahl Heizelemente bündelweise am Deckel zu befestigen und den Deckel längs oder quer an Flansche eines zylindrischen Gehäuses anzuschrauben. Bei einem zylindrischen Gehäuse sind die dem Heizelementbündel benachbarten freien Strömungskanäle insofern schädlich, als ein beträchtlicher Teil des durch die Umwälzpumpe hindurchgetriebenen Wassers an dem Heizelementbündel vorbeiströmt. In such an electric boiler it is known to have a number of heating elements to be attached in bundles to the lid and the lid lengthways or across the flanges of a to screw on the cylindrical housing. In the case of a cylindrical housing, these are the Heating element bundle adjacent free flow channels is harmful to the extent that a considerable part of the water driven through the circulation pump on the Heating element bundle flows past.

Die Vorlauftemperatur des Kessels ist daher eine Mischtemperatur von erhitztem und nicht erhitztem Wasser. So etwa würde bei Erhitzung des Wassers auf die Mischtemperatur von 1100 C bei einem Heizungssystem, bei dem die Überschreitung dieser Temperatur unzulässig ist, die Wassertemperatur infolge des genannten Mangels innerhalb des Heizelementbündels bei etwa 1200 C liegen. Desgleichen findet bei dem bekannten Kessel im Wurzelbereich der Befestigung der Heizelemente am Deckel ein Wärmestau infolge niedriger Durchströmgeschwindigkeit statt. Die Betriebstemperatur des bekannten Kessels liegt daher beträchtlich unter der maximal zulässigen.The flow temperature of the boiler is therefore a mixed temperature of heated and unheated water. Something like this would occur when the water was heated the mixed temperature of 1100 C in a heating system in which the exceedance this temperature is inadmissible, the water temperature as a result of the mentioned deficiency lie at about 1200 ° C. within the heating element bundle. The same takes place at the well-known boiler in the root area of the fastening of the heating elements on the lid a build-up of heat as a result of the low flow velocity takes place. The operating temperature of the known boiler is therefore considerably below the maximum permissible.

Bei einem anderen bekannten Elektrokessel außerhalb oben bezeichneter Art erstreckt sich ein stabförmiges Heizelement konzentrisch in einem engen Rohr. Da die an der Rohrwandung entlangströmenden Wasserteilchen kälter bleiben als die an dem Heizelement entlangströmenden Wasserteilchen, stellt sich oberhalb des Heizelementes auch hier eine Mischtemperatur ein, die erheblich niedriger ist als die Temperatur der letztgenannten Wasserteilchen. In another known electric boiler outside of the above Art, a rod-shaped heating element extends concentrically in a narrow tube. Since the water particles flowing along the pipe wall remain colder than the water particles flowing along the heating element are positioned above the heating element here too a mixed temperature that is considerably lower than the temperature of the latter water particles.

Die Erfindung bezweckt, einenElektrokessel der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei dem das Wasser zwangsweise gleichmäßig nur das Heizelementbündel durchströmt, ohne in widerstandsärmere Strömungskanäle hinein ausweichen zu können. Hierdurch ist die Spitzentemperatur innerhalb des Heizelementbündels praktisch gleich der »Ladetemperatur« des Speicherwasserbehälters, die damit zur Erzielung einer möglichst großen Speicherkapazität bis an die durch Sicherheitsvorschriften begrenzte zulässige Systemtemperatur herangeführt werden kann. The aim of the invention is to provide an electric boiler as defined in the opening paragraph Art to create in which the water is forced evenly only the heating element bundle flows through without being able to move into lower-resistance flow channels. As a result, the peak temperature within the heating element bundle is practically the same the "charging temperature" of the storage water tank, which is used to achieve a the largest possible storage capacity up to that limited by security regulations permissible system temperature can be brought up.

Gemäß der Erfindung sind die Heizelemente in horizontalen und vertikalen Zeilen angeordnet und weisen zu den Nachbarelementen, zu den Seitenwänden und zu der dem die Gehäusevorderfront bildenden Deckel gegenüberliegenden Rückwand eines im Querschnitt rechteckigen Gehäuses jeweils einen Abstand auf, der etwa dem Mindestabstand der Schleifenschenkel entspricht. According to the invention, the heating elements are in horizontal and vertical Lines arranged and assigned to the neighboring elements, to the side walls and the rear wall of a rear wall opposite the cover forming the front of the housing Housing rectangular in cross-section in each case a distance that is approximately the minimum distance the loop leg corresponds to.

Diese Lösung der Aufgabe, einen gleichmäßigen Zwangdurchlauf ausschließlich durch einen Heizflächenblock hindurch zu erzielen, kann aber nur dann voll zur Auswirkung kommen, wenn alle Heizelemente der einzelnen Zeilen intakt sind. Bei Drahtbruch in einem Heizelement einer Zeile wird der Anteil unerhitzt durchströmenden Wassers proportional größer. Nur proportional deshalb, weil das ausgefallene Heizelement immerhin den Strömungswiderstand beibehält. Zur Verhinderung einer der- artigen Veränderung der Kesselcharakteristik nach gewisser Betriebszeit ist es zweckmäßig, diese »Störung« kompromißweise von vornherein einzubauen, d. h. eines der Heizelemente jeder Zeile als Reserveelement erst bei Bedarf im Laufe der Zeit elektrisch anzuschließen. This solution to the problem, an even forced run exclusively to achieve through a heating surface block through, can only then have its full effect come when all the heating elements on each row are intact. In the event of a wire break in a heating element of a row, the proportion of unheated water flowing through is shown proportionally larger. Only proportionally because the heating element failed at least maintains the flow resistance. To prevent one of the like change the boiler characteristics after a certain operating time, it is advisable to eliminate this "malfunction" to be built in from the outset as a compromise, d. H. one of the heating elements of each row as a reserve element to be electrically connected over time only when required.

Wegen der Verwendung frei tragender Heizelemente, d. h. von Heizelementen relativ niedriger Anschlußleistung, ergibt sich für die Unterbringung ausreichend vieler Heizelemente im allgemeinen eine für den ebenen Deckel statisch unbequem große Breite des Kesselgehäuses. Zweckmäßig werden dann zwischen der Rückwand und dem Deckel Zuganker vorgesehen, die in der Rückwand verschweißt und am Deckel verschraubt sind. Because of the use of cantilever heating elements, i. H. of heating elements relatively low connected load, results in sufficient for the accommodation of many heating elements, one is generally statically uncomfortable for the flat cover large width of the boiler housing. It is then useful between the rear wall and Tie rods are provided on the cover, which are welded to the rear wall and screwed to the cover are.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Elektrokessel mit Durchfluß von unten nach oben, von vorn, Fig. 2 den Kessel nach Fig. 1 im Schnitt nach Linie 11-11, Fig. 3 den Kessel nach Fig. 1 im Schnitt nach Linie 111-111. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained below. It shows F i g. 1 an electric boiler with a flow of bottom to top, from the front, Fig. 2 shows the boiler according to Fig. 1 in section along line 11-11, 3 shows the boiler according to FIG. 1 in section along line 111-111.

Ein im Querschnitt rechteckiges Gehäuse 1 mit oberem Boden 2 und unterem Boden 3 ist vorn durchgehend mit einem Deckel 4 versehen. Im oberen Boden sitzt mittig ein Sammelrohr 5, an dem eine Anzahl nicht gezeichneter Thermostate und der nicht gezeichnete Sicherheitsvorlauf sitzen und aus dem der Kesselvorlauf 6 austritt. Der untere Boden 3 ist mittig mit dem konisch erweiterten Kesselrücklauf 7 versehen. A housing 1 with a rectangular cross-section and an upper base 2 and The lower floor 3 is provided with a cover 4 at the front. In the upper floor sits in the middle of a collecting pipe 5, on which a number of thermostats, not shown and the safety flow, not shown, and from which the boiler flow 6 exits. The lower floor 3 is centered with the conically widened boiler return 7 provided.

Der Deckel 4 nimmt bei einer Anschlußleistung von etwa 1000 kW mit einem Lochbild 8 von sechsunddreißig horizontalen Zeilen und zehn vertikalen Zeilen 360-6 354 Stück Heizelemente 9 von je 3 kW auf. Die sechs als Dickpunkte markierten Löcher nehmen Zuganker 10 auf. Sie sind in der Rückwand 11 verschweißt und fassen den Deckel mit einem Mutterpaar. The cover 4 takes with a connected load of about 1000 kW a hole pattern 8 of thirty-six horizontal lines and ten vertical lines 360-6 354 pieces of heating elements 9 of 3 kW each. The six marked as thick dots Holes accommodate tie rods 10. They are welded in the rear wall 11 and take hold the lid with a pair of mothers.

Die in F i g. 2 als Linien gezeichneten Heizelemente 9 sind in üblicher Weise mit ihren Heizrohren zu Dreifachschleifen gebogen, besitzen also sechs Schenkel und im wesentlichen 10 mm Abstand in der Horizontalen bei etwa 10 mm Dicke dieser Schenkel. Der Abstand der Heizelementschenkel zu denen der Nachbarelemente ist mit etwa 10 mm ebenso groß. Wie das so gebildete strichpunktiert gezeichnete Feld des Heizelementbündels 12 aufzeigt, liegt ferner der Abstand dieses Bündels von den Seitenwänden 13 und der Rückwand 11 in dieser Größenordnung. Damit erfährt das Wasser praktisch einen Zwangdurchlauf durch das Heizflächensystem mit der Wirkung einer gleichmäßigen Temperatur in jedem Kesselquerschnitt. Die Störung dieser Gleichrnäßigkeit durch die Zuganker 10 ist nicht nennenswert, zumal diese versetzt sitzen. The in F i g. 2 heating elements 9 drawn as lines are more common Way with their heating pipes bent into triple loops, so they have six legs and essentially 10 mm spacing in the horizontal at about 10 mm thickness of this Leg. The distance between the heating element legs and those of the neighboring elements is equal to about 10 mm as big. Like the dot-dashed field of the formed in this way Heating element bundle 12 shows, the distance of this bundle from the Side walls 13 and the rear wall 11 in this order of magnitude. This is how the water experiences practically a forced passage through the heating surface system with the effect of a uniform temperature in each boiler cross-section. The disruption of this indifference by the tie rod 10 is not worth mentioning, especially since these sit offset.

Um Störungen der Gleichmäßigkeit infolge Drahtbruch einzelner Heizelemente vorzubeugen, wird eines der Heizelemente jeder Zeile elektrisch nicht von vornherein, sondern erst nach Ausfall eines der anderen Elemente angeschlossen. Durch diesen Kompromiß behält der Kessel über längere Zeit einen vorgegebenen Grad der Gleichmäßigkeit der Temperatur bei, bevor unter Abschrauben des Deckels 4 eine Generalüberholung durchgeführt wird. To disrupt the uniformity as a result of broken wires in individual heating elements to prevent, one of the heating elements in each row is not electrically switched on from the start, but only connected after failure of one of the other elements. Through this Compromise, the boiler maintains a given degree of uniformity over a long period of time the temperature at before a general overhaul by unscrewing the cover 4 is carried out.

Die Breite des Kessels ist etwa doppelt so groß wie die Tiefe. Um diesen rechteckigen Durchflußquerschnitt gleichmäßig zu beaufschlagen, sind auf den Mündungen der Stutzen 5 und 7 in Richtung der Tiefe des Gehäuses Schikanestreifen 15 aufgeschweißt, die den Ein- und Ausströmkern brechen und eine Hosenrohrwirkung erzeugen. The width of the kettle is about twice as large as the Depth. In order to evenly apply this rectangular flow cross-section, are on the mouths of the nozzle 5 and 7 in the direction of the depth of the housing baffle strips 15 welded on, which break the inflow and outflow core and have a Y-pipe effect produce.

Claims

Patent claims:

1. Electric boiler through which the heating water flows vertically and horizontally Heating elements attached to a cover, their heating tube bent into a loop contains a resistance wire in solid embedding, for a pump hot water heating system with a storage water tank, characterized in that the heating elements (9) arranged in horizontal and vertical lines and to the neighboring elements, to the side walls (13), to the cover (4) that forms the front of the housing opposite rear wall (11) of a housing (1) with a rectangular cross section each have a distance that is approximately the minimum distance between the loop legs is equivalent to.

2. Electric boiler according to claim 1, characterized in that of the heating elements (9) of the individual horizontal rows of one not electrically connected is before another is defective.

3. Electric boiler according to claim 1, characterized in that between the cover (4) and the rear wall (11) tie rods (10) are arranged in the rear wall are welded and screwed to the cover.