DE2048813A1

DE2048813A1 -

Info

Publication number: DE2048813A1
Application number: DE19702048813
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Brand!, Willi, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1970-10-05
Publication date: 1971-11-04
Also published as: US3704691A; BE763762A; FR2066084A5; CH521556A; JPS463387A; CA936773A; GB1299554A; NL7103752A

Description

DIpI.-Ing. Ludewig
Dipl.-Phys. Buse
Dipl.-Phys. Mentzel

Patentanwalt· ? Ω Δ 8 8 1

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IntArrlörnen TlA T.I «9Λ11/19 LD/ TK C C . 7 , (U

Unferdörnen 114 Tel. 553611/12

Willi Brandl, Konstrukteur, Schürbungert 12, 8057 Zürich, Schweiz

Heizkessel für Verbrauchs- und Heizungswasser

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für Verbrauchs- und Heizungswasser, mit mindestens einem in einer Brennkammer angeordneten Brenner, und mit einem zwischen einem inneren, aufzuheizendes Verbrauchswasser enthaltenden Gefäss und einem äusseren Gefäss vorgesehenen, von Luft evakuierten Hohlraum, der bis zu einem vorgegebenen Niveau mit Wasser gefüllt ist, welches durch Verdampfung und Kondensierung des Dampfes die Wärme der Verbrennungsgase an das innere Gefäss und an mindestens eine Wärmeaustauschleitung abgibt, die zur Lieferung von Heizungswasser an einen oder mehrere Wärmeverbraucher dient,

Die Erfindung bezweckt einen Heizkessel zu schaffen, der einen besseren Wirkungsgrad hat als die bisher bekannten Kessel obiger Art und der auch in konstruktiver Hinsicht vorteilhafter ist. Der Heizkessel nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Brennkammer sich unter einem glockenförmigen Boden des äusseren Gefässes befindet, und dass im wassergefüllten Teil des Hohlraumes mindestens ein wenigstens angenähert horizontales Heizrohr enthalten ist, welches die Verbrennungsgase aus einem oberen, zentralen Bereich der Brennkammer zu einem ausserhalb des äusseren Gefässes angeordneten Abzugsrohr führt.

Der oder die Brenner cind in der Regel Gas- oder Oelbrenner.

In der Zeichnung sind ein Auaführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandea und zwei Detailvarianten schematisch dargestellt,

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Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Heizkessel geniäss

Linie I-I von Fig. 2;

Fig. 2 einen 5chnitt gemäss Linie H-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil von Fig. 1 mit einer ersten Variante und

Fig. 4 einen Teil von Fig. 1 mit einer zweiten Variante.

Der dargestellte Heizkessel weist ein äusseres, z.B. aus Stahlblech bestehendes Gefäss 1 auf, das aus einem zylindrischen Mantel 2, einem glockenförmig nach innen gewölbten Boden 3 und einem Deckel 4 besteht. In dem Gefäss 1 befindet sich ein inneres Gefäss 5, das aus einem zylindrischen Mantel 6, einem Boden 7 und einem grossen Teil θ des Deckels 4 besteht. Der Boden 7 und der Deckel 4 sind in der Regel etwas nach aussen bombiert und in der schematischen Zeichnung lediglich der Einfachheit halber eben dargestellt. Ein im wesentlichen dem Mantel 6 gegenüber liegender Teil 9 des Mantels 2 ist von einem Aussenmantel IQ umgeben, und im Inneren des so gebildeten Doppelmantels 9, 10 ist ein Draht 11 wendelförmig angeordnet, dessen z.B. 6-8 mm betragender Durchmesser gleich dem Abstand der beiden Wände 9 und 10 des Doppelmantels ist. Der Draht 11 dient als Leitwand, um im Inneren des Doppelmantels 9, 10 eine wendeiförmige Wärmeaustauschleitung 12 abzugrenzen. Der Aussenmantel 10 ist oben durch einen Aussendeckel 13 abgeschlossen, der mit dem Deckel 4 einen Doppeldeckel 4, 13 bildet.

In den Doppeldeckel 4, 13 mündet die Rücklaufleitung 14 einer Zentralheizung, in deren Zuge eine Umwälzpumpe 15 angeordnet ist. Das Heizungswasser strömt durch den Doppeldeckel 4, 13 und die Wärmeaustauschleitung 12 bis zur Vorlaufleitung 16, die am unteren Ende des Doppelmantels 9,10 angeschlossen ist. Die Deckel 4 und 13 weisen gleich grosse, zentrale Oeffnungen 17 und 18 auf, deren Ränder mit einem gemeinsamen Ringflansrh 19 verschweisst sind; auf welchem ein Abschlussdeckel 20 mittels Schrauben 21 befestigt ist, unter Zwischenlage einer nicht dargestellten

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Dichtung. Der Abschlussdeckel 20 ist mit zwei abgedichteten Durchführungen 22 und 23 versehen. Eine Frischwasserleitung 24 führt zur Durchführung 22, von der aus ein Rohr 25 bis nahezu zum Boden 7 reicht. Am Ende des Rohres 25 ist ein sich trichterförmig erweiterndes Rundungsstück 26 angebracht, welches das in das innere Gefäss 5 einlaufende Wasser nach allen Seiten verteilt. Das im Gefäss 5 erhitzte Verbrauchswasser kann demselben über die Durchführung 23 und eine an dieselbe angeschlossene Entnahmeleitung 27 entnommen werden.

Zwischen den Gefässen 1 und 5 ist ein Hohlraum 28 vorhanden, der sich aus einem oberen zylindrischen Ringraum 29, einem Zwischenbodenraum 30 und einem unteren zylindrischen Ringraum 31 zusammensetzt. Der Hohlraum 28 wird bei der Inbetriebnahme des Heizkessels bis zu einem vorgeschriebenen Niveau 32 mit Wasser gefüllt, worauf die Luft aus dem darüberliegenden Teil des Hohlraumes 28 evakuiert ist. Die hierzu erforderlichen Wasser- und Luftanschlüsse sind nicht dargestellt. Das Niveau 32 liegt im Zwischenbodenraum 30 nur wenig unterhalb des inneren Bodens 7, und zwar so, dass ein in diesem Raum 30 befindliches, horizontales Heizrohr 33 von rechteckigem Querschnitt noch ganz von Wasser bedeckt ist. Das Heizrohr 33 steht über eine obere, zentrale Oeffnung 34 des glockenförmigen Bodens 3 mit einer darunter befindlichen Brennkammer 35 in Verbindung und ist am Rand dieser Oeffnung 34 angeschweisst. An seinem anderen Ende steht das Rohr 33 mit einem vertikalen Abzugsrohr 36 in Verbindung, das ausserhalb des Aussenmantels 10 in einer Ecke einer Verkleidung 37 von viereckigem Profil angeordnet ist, welche auch die Pumpe 15 und das Expansionsgefäss 38 der Zentralheizung umschliesst.

Der Kesselkörper ist auf einem ringförmigen Fuss 39 abgestützt, der mit einer nicht gezeigten Türe versehen ist, welche die Einsetzung eines ringförmigen Gasbrenners 40 in den unteren Teil der Brennkammer 35 und den Zutritt der Verbrennungsluft gestattet. Der Erenner 40 ist mit gleichmässig auf einem Kreis angeordneten Gasaustritsöffnungen 41 versehen, welche unter einem Winkel α von etwa 45 zur Tangente an den genannten Kreis bei der

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betreffenden Oeffnung gerichtet sind. Die Flammen 42 liegen daher nicht in radialen Vertikalebenen, sondern weisen eine tengentiale Komponente auf, so dass die Verbrennungsgase einen Drall haben und in einer wendel- bzw. spiralförmigen Strömung dem glockenförmigen Boden 3 entlang streichen. Die Glockenform des Bodens 3, dessen Höhe nahezu dem Radius des Brenners entspricht und das Heizrohr 33 ergeben bereits einen sehr guten Wärmeübergang von der Brennkammer zu dem im unteren Teil des Hohlraumes befindlichen Wasser. Dieser Wärmeübergang wird noch durch den erwähnten Drall verstärkt, so wie durch Rippen 43 und 44, die am oberen Teil des Bodens 3 und im Heizrohr 33 vorgesehen sind. Die Rippen 43 verlaufen dabei spiralig und die Rippen 44 in der Längsrichtung des Heizrohres 33.

Der Kessel arbeitet in an sich bekannter Weise nach dem Verdampfungsprinzip, d.h. dass das im Hohlraum 28 befindliche Wasser verdampft und dann nach Massgabe des Wärmeverbrauchers bzw. der Entnahme von heissem Verbrauchswasser in der Zirkulation des Heizungswassera, an relativ kalten Wärmeaustauschflächen, z.B. 6 und 7, bzw. 9 kondensiert unter Abgabe der Kondensationswarme.

Die Gaszufuhr zum Brenner 40 kann durch Einstellung eines Preasostaten oder eines Thermostaten auf einen maximal zulässigen Dampfdruck, bzw. eine maximal zulässige Dampftemperatur im Hohlraum 28 gesteuert werden. Eine derartige Steuerung ist z.B. in der deutschen Patentschrift (Anmelde-Nr; P 2024091.9 ) des gleichen Anmelders näher beschrieben. Gegenüber dem dort gezeigten Kessel, sowie anderen vom Anmelder selbst schon früher vorgeschlagenen Kesseln gleicher Art weist der vorliegende Kessel einen besseren Wirkungsgrad und eine einfachere Konstruktion auf.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kessel, bei welchem das Rücklaufwasser durch den Doppeldeckel 8, 13 hindurch in die Wärmeaustauschleitung 12 flieset, ist speziell geeignet für Zentralheizungen, die für eine Vorlauftemperatur von 100° C oder darüber vorgesehen sind. Das Rücklaufwasser, dessen Temperatur erheblich

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niedriger ist, wirkt dann über die Deckelfläche 8 kühlend auf das im inneren G_Bfäss 5 befindliche Verbrauchswasser, um zu verhindern, dass dessen Temperatur 100 C erreichen kann.

Sehr oft zieht man es aber vor, die Vorlauftemperatur Biner Zentralheizung kleiner als 100⁰C zu wählen. In diesem Falle wird man die in Fig. 3 dargestellte Variante des Kessels bevorzugen, bei welcher die Rücklaufleitung 14a unmittelbar an die Wärmeaustauschleitung 12 angeschlossen ist, das innere Gefäss 5 ist mit Binem Deckel 8a versehen, der vom Deckel 4a des äusseren Gefässes 1 unabhängig ist. Der Doppeldeckel 4a, Ba steht mit dem Hohlraum 28 in Verbindung statt mit der Wärmeaustauschleitung 12, welche oben durch einen Ring 13a geschlossen, der von einem Ansatzteil des Deckels 4a gebildet ist.

Bei den Varianten nach Fig. 4 bildet wie bei Fig. 1 ein Teil 8b des Deckels 4 b des äusseren Gefässes 1 den Deckel des inneren Gefässes 5, während wie bei Fig. 3 ein Ansatzteil 13 b des Deckels 4 die Leitung 12 oben abschliesst.

Der Zwischenraum zwischen Kesselkörper und Verkleidung 37 kann eine Wärmeisolierung enthalten. An der Verkleidung sind natürlich die erforderlichen Ueberwachungsinstrumente angebracht und die notwendigen Türen, Putzöffnungen etc. vorgesehen.

Anstelle eines einzigen horizontalen oder nahezu horizontalen Heizrohres 33 können auch mehrere parallel geschaltete Heizrohre vorgesehen sein. Es ist ferner auch möglich, im Doppelmantel 9, 10 zwei Wärmeaustauschleitungen abzugrenzen, sei es parallel zueinander, sei es übereinander mit einem den Doppelmantel 9, 10 unterteilenden, horizontalen Zwischenring. Eine Wärmeaustauschleitung kann dann z.B. für die Zentralheizung ■ines Wohnhauses dienen und die andere für die Zentralheizung eines Gewächshauses. Die Wärmeaustauschleitungen können auch in Form von Rohrleitungen ("Heizschlangen") im Dampfteil des Hohlraumes 28 untergebracht werden, insbesondere in einem

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über der Niveaulinie 32 entsprechend höheren Zwischenbodenraum

30. Diese bei den früheren Kesseln benützte Konstruktion ist aber erheblich weniger wirtschaftlich als die hier dargestellte und beschriebene Konstruktion.

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Claims

Patentansprüche

( ^ Heizkessel für Verbrauchs- und Heizungswasser mit

Mindestens einem in einer Brennkammer angeordneten Brenner, und mit einem zwischen einem inneren, aufzuheizendes Verbrauchswasser enthaltenden Gefäss und einem äusseren Gefäss vorgesehenen, von Luft evakuierten Hohlraum, der bis zu einem vorgegebenen Niveau mit Wasser gefüllt ist, welches durch Verdampfung und KondBnsierung des Dampfes die Wärme der Verbrennungsgase an da s innere Gefäss und an mindestens eine Wärmeaustauschleitung abgibt, die zur Lieferung von Heizungswasser an einen oder mehrere Wärmeverbraucher dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer sich unter einem glockenförmigen Boden (3) des äusseren Gefässes (l) befindet, und dass im wassergefüllten Teil des Hohlraumes (28) mindestens ein wenigstens angenähert horizontales Heizrohr (33) enthalten ist, welches die Verbrennungsgase aus einem oberen, zentralen Bereich der Brennkammer (35) zu einem ausserhalb des äusseren Gefässes (1) angeordneten Abzugsrohr (36) führt.

2, Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gefäss (1) einen zylindrischen Mantel (2) aufweist, von welchem mindestens ein Teil (9) von einem Aussenmantel (10) umgeben ist, und dass in dem so gebildeten Doppelmantel (9, 10) mindestens eine wendeiförmige Leitwand (11) vorgesehen ist, die in demselben mindestens eine wendeiförmige Wärmeaustauschleitung (12) abgrenzt.

3» . Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (4) zugleich das äussere und das innere Gefäss (1 bzw, 5) oben abschliesst, dass der genannte Aussenmantel (10) oben durch einen Deckel (13) abgeschlossen ist, und dass das Innere des so gebildeten Dappeldeckels im Kreislauf des Heizungswassers der Wärmeaustauschleitung (12) vorgeschaltet ist (Fig. l),

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4. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,' dass das innere Gefäss (5) durch einen Deckel (8a) abgeschlossen ist, der vom Deckel (4a) des äusseren Gefässes (l) verschieden ist, und dass das Innere des so gebildeten Doppeldeckels (4a,8a) einen Teil des Hohlraumes (28) bildet.

5. Heizkessel nach Anspruch 1 mit einem ringförmigen Gasbrenner, der eine Anzahl von auf einem Kreis angeordneten Gasnustrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Oeffnungen (41) so gerichtet sind, dass die Verbrennungsgase in einer wendel- bzw. spiralförmigen Strömung am glockenförmigen Boden (3) entlang streichen.

6. Heizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (41) unter einem Winkel (α) von etwa 45° zur Tangentialrichtung an den genannten Kreis vorgesehen sind.

7. Heizkessel nach Anspruch 1 und 5_f dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung des Wärmeüberganges der glockenförmige Boden (3) und/oder das Heizrohr (33) mit in der Strömungsrichtung der Verbrennungsgase verlaufenden Rippen (43 bzw. 44) versehen sind.

8. Heizkessel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zentralen Oeffnung des Doppeldeckels (4, 13, Ba, 4a) ein Ringflansch (19) angeordnet ist, der mit beiden Doppeldeckelteilen verschweisst ist, und an dem ein Abschlussteil (20) lösbar befestigt ist, der mit Durchführungen (22, 23) für den Ein- und Austritt des Verbrauchswassers in das, bzw. aus dem inneren Gefäss (5) versehen ist.

9. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsrohr (36) innerhalb einer mindestens teilweise mit Wärmeisoliermaterial gefütterten Verkleidung (37) vorgesehen ist.

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