DE2149840C3 - Warmwasser-Heizkessel für eine Sammelheizungsanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Warmwasser-Heizkessel für eine Sammelheizungsanlage, mit einer Brennkammer und zwei dieser hintereinandergeschalteten Heizgaszügen, die in dem mit Heizwasser gefüllten Kesselraum angeordnet sind, wobei die Brennkammer mit dem ersten Heizgaszug und der erste Heizgaszug mit dem zweiten Heizgaszug durch außerhalb des Kesselraums angebrachte Umlenkkammern verbunden sind.

Bekannte Kessel der vorstehend genannten Art, die auch als »Dreizugkessel« bezeichnet werden, sind so ausgebildet, daß die an die Brennkammer anschließenden Züge durch eine Vielzahl von Rohrleitungen gebildet werden, wobei die Rohrleitungen der Züge teilweise um die Brennkammer herum angeordnet sind. Eine derartige räumliche Anordnung von Brennkammer und Zügen hat zur Folge, daß die heißen Rauchgase in der Mitte der die Züge bildenden Rohre strömt, während sich an den Wänden der Rohre eine Schicht kühleren Gases bildet, die die Abgabe der Wärme an das die Rohre umspülende Wasser erschwert, während die Wärme des heißen Gases nicht ausreichend ausgenutzt wird Wegen des geringen Querschnittes der Rohre ist es nicht möglich, sie mit Leiteinrichtungen zu versehen, damit die heißen Gase außen in aen Rohren suOu.en, da durch solche Leiteinrichtungen der Stromungswiderstand zu hoch werden würde Im übrigen ist ein sehr hoher konstruktiver Aufwand erforderlich, um einen Heizkessel mit aus vielen Rohren bestehenden Zügen zu erstellen. Die erforderliche Reinigung der 7_öge ist ebenfalls sehr schwierig und zeitaufwendig Es ist sehr schwierig, den Kessel auf eine andere Betriebsart beispielsweise Elektrobetrieb, umzustellen da in diesem Falle nur der Brennraum zur Wärmeübertragung zur Verfugung stünde (DT-Gbm 1 978 763 .

Es ist weiterhin ein Warmwasser-Heizkessel, bestehend aus gußeisernen Kesselgliedern mit zwei Zügen von relativ großem Querschnitt bekannt, wobei in den Zügen Verdrängungskörper angeordnet sind p_iese Verdrängungskörper dienen jedoch ausschließlich zur Erhöhung des Durchflußwiderstandes in den Zügen, um bei Verkleinerung der Gliederzahl den Querschnitt der Züge den geringeren Heizgasmengen anzupassen (DT-AS 1 679 309). . .

Weiterhin sind in einem Kessel mit einem aus mehreren uaraMelgeschalteten Rohren bestehenden Zug Einbauten in den Rohren des Zuges bekannt, die als Körper zur Verwirbelung des Heizgases ausgebildet sind. Durch diese Körper wird der auf das Gas einwirkende Strömungswiderstand beträchtlich erhöht, was einerseits zu einem längeren Verbleiben des Gases in dem Zug, andererseits aber zu einem unerwünschten Gasstau führt, nicht jedoch zu einer verbesserten Wärmeabgabe an das die Rohre umgebende Wasser (DT-OS 1679 315).

Aus einem Warmwasserspeicher ist ein in einem Heizrohr angeordneter Körper bekannt, der zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase und zur Rückführung von Kondenswasser zum Brenner dient, nicht jedoch zur Verbesserung der Wärmeabgabe der Heizgase an das das Heizrohr umspülende Wasser.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Warmwasser-Heizkessel der eingrngs genannten Art zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad, insbesondere einen guten Wärmeübergang von dem Heizgas auf das Wasser aufweist, und der sich universell einsetzen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkammer und die Heizgaszüge nebeneinander in dem Kesselraum verlaufen und in den Heizgaszügen zur Bildung eines Ringraumes dienende Leitkörper angeordnet sind.

Die Brennkammer und die Züge werden vorzugsweise durch waagerechtliegende Rohre gebildet. Diese Rohre sind so hintereinandergeschaltet, daß die in der Brennkammer erzeugten heißen Gase mit der erwärmten Luft zuerst durch den ersten und dann durch den zweiten Zug strömen. Von dem zweiten Zug treten diese Gase in den Kamin ein. Dadurch, daß die Brennkammer und die Züge nebeneinander liegen, ist es möglich, den Querschnitt der Züge so groß zu gestalten, daß sich in ihnen die Leitkörper zur Bildung des Ringraumes anordnen lassen. Hierdurch werden die Heizgase ohne nennenswerte Verluste gezwungen, außen an den die Züge bildenden Rohren zu strömen, so daß für einen guten Wärmeübergang gesorgt ist. In anderen Worten, es ist kein heißer Kern in dem Gasstrom vorhanden, der keine Wärme abgibt. Hierdurch wird auch eine hohe Dauerbelastung je Fläche"einheit bei gleichzeitig

geringem Strömungswiderstand und geringer Abgastemperatur erreicht

Da wegen der außenliegenden Umlenkkammern die die Züge bildenden Rohre ohne Krümmungen durch den gesamten Kessel verlaufen, kann sich der den Ringraum bildende Leitkörper ebenfalls im wesentlichen durch den gesamten Zug erstrecken, so daß die gesamte Mantelfläche des den Zug bildenden Rohres für den Wärmeübergang ausgenutzt wird. Mit anderen Worten, es ist kein Bereich in dem Kessel vorhanden, in dem das den Zug bildende Rohr von Wasser umspült wird, aber nur ein geringer Wärmeübergang erfolgt

Wenn der Kessel auf ein anderes Heizsystem, beispielsweise auf elektrische Widerstandsheizung, umgerüstet werden s^U ist es nur erforderlich, die den Ringraum bildenden L».i ikörper und die die beiden Züge miteinander verbindenden Umlenkkammern zu entfernen und in den diese Züge bildenden Rohren sowie in dem die Brennkammer bildenden Rohr öffnungen auszubilden, so daß das Wasser die dann — auch an Stelle des herkömmlichen Brenners - angeordneten elektrischen Widerstandsheizelemente umspülen kann. Bei Lieferung des Kessels werden die ursprünglich aus der Kesselwand herausgeschnittenen Bleche für die öffnungen der Züge in der Kesselwand mitgeliefert, so daß diese Bleche bei Umrüstung auf elektrische Widerstandsheizung, d. h. bei Abnahme der entsprechenden Umlenkkammer zum Verschließen und zum Anbringen der elektrischen Widerstandsheizelemente verwendet werden können.

Es läßt sich ein Normkessel herstellen, in dem je nach Verwendungszweck und nach Strömungsbedingungen unterschiedliche Leitkörper zur Bildung des Ringraumes angeordnet werden können.

In vorteilhafter Weise können die Leitkörper zur BiI-dung des Ringraumes ausbaubar sein, um eine Anpassung an andere Betriebs- und Strömungszustände zu ermöglichen.

In der Brennkammer kann in vorteilhafter Weise ein strömungsgünstig geformter Prallkörper angeordnet sein, der die Flamme und die heißen Gase in Richtung auf die Wand des die Brennkammer bildenden Rohres ablenk:. Hierdurch wird bereits in der Brennkammer ein guter Wärmeübergang erreicht.

Dieser Prallkörper kann zur Anpassung an verschiedene Flammengrößen in Achsrichtung der Brennkammer verstellbar sein.

Weiterhin können die Leitkörper konische Stirnflächen aufweisen, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu bilden.

Auch ist es möglich, an der Außenseite der Leitkörper eine ein- oder mehrgängige Wendel vorzusehen. Hierdurch wird die Strömung in den Zügen in eine Dreh- oder Wirbelbewegung versetzt, wodurch der Wärmeübergang noch verbessert wird.

Insbesondere kann der Kesselraum als Zylinder mit waagerechter Achse ausgebildet sein, zu der die Achsen der Brennkammer unJ der Heizgaszüge parallel verlaufen. Bei dieser Ausführungsform sind drei Rohre, nämlich die Brennkammer und die beiden Züge nebeneinander in einem größeren, den Innenraum bildenden Rohr angeordnet, wobei die Brennkammer unten und die beiden Züge oben über der Brennkammer und nebeneinander liegen.

Schließlich ist es noch möglich, die das Mantelrohr des Kesselraums mit einem einen Boilerraum bildenden Rohrzylinder zu umgeben, um nicht nur Warmwasser für Heizzwecke, sondern auch zur direkten Warmwasserversorgung zur Verfügung zu stellen. An Stelle des Boilerraumes kann auch eine entsprechend eng gewundene Rohrwendel vorgesehen sein.

Der erfindungsgemäße Kessel eignet sich für die unterschiedlichsten Heizsysteme, d. h. für mit Heizöl betriebene Brenner, für Brenner, die mit den unterschiedlichsten Gasarten arbeiten und für Elektrobetrieb.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kessels,

Fig.2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II der Fig.1.

Der in F i g. 1 dargestellte Kessel besteht aus einem zylindrischen Mantelrohr 1, durch das der Kesselraum D gebildet wird. Dieser Kesselraum D ist von einem Boilerraum £ umgeben, der durch einen Rohrzylinder 2 größeren Durchmessers gebildet ist.

In dem Kesselraum D befinden sich die Brennkammer A, die durch ein Rohr 11 gebildet ist sowie die beiden Heizgaszüge B und C die durch Rohre 12 und 13 gebildet sind. \

Das die Brennkammer A bildende Rohr 11 ist mit dem Rohr 12 des ersten Heizgaszuges C durch eine außenliegende Umlenkkammer 19 verbunden. Im Innern der Umlenkkammer 19 ist eine feuerfeste Auskleidung 20 vorgesehen, um die Strömungsrichtung entsprechend günstig zu beeinflussen.

Die Rohre 12 und 13 sind durch eine Umlenkkammer 18 verbunden, die waagerecht liegt und, wie durch eine Schraube 22 angedeutet, abnehmbar ist. Auch diese Umlenkkammer 18 ist wie die Umlenkkammer 19 durch eine feuerfeste Auskleidung strömungsgünstig gestaltet.

Ein angedeuteter Brenner 9 befindet sich unterhalb der Umlenkkammer 18 auf einer Platte 10 an einem Ende der Brennkammer A.

In den beiden Heizgaszügen Sund Cbefinden sich je einen Ringraum bildende Leitkörper 17, die konische Stirnflächen 15 aufweisen und mit Stützen 16 an dem zugehörigen Rohr 12 oder 13 befestigt sind. Diese Leitkörper sind mit einer dreigängigen Schnecke versehen, die durch Wendeln 14 gebildet ist. Diese Wendeln 14 beginnen nicht unmittelbar am Anfang des Leitkörpers 17, so daß die Strömung sich beruhigen kann, bevor sie durch die Wendeln erneut auf eine andere Bahn gezwungen wird. Durch die Strömung in dem Ringraum erfolgt eine gute Wärmeabgabe an die Rohre 12 und 13 und damit an das diese Rohre in dem Kesselraum D umspülende Heizwasser.

Am Stutzen 7 tritt das Heizwasser in den Kesselraum D ein und am Stutzen 6 aus. Am Stutzen 3 wird eine Wärme übertragende Flüssigkeit eingefüllt, die den kleinen Raum zwischen dem Boilerraum E und dem Kesselraum D füllt, um für einen guten Wärmeübergang von dem Kesselraum D zu dem Boilerraum E zu sorgen. Mit 4 und 5 sind Wasserein und -austritt für die Warmwasserversorgung bezeichnet.

Ein Abgasstutzen verbindet das den Heizgaszug B bildende Rohr 13 mit dem Schornstein oder Kamin.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist in der Brennkammer A ein Prallkörper 23 angeordnet, der entsprechend strömungsgünstig gestaltet ist, um die Flamme und die heißen Gase nach außen in Richtung auf das Rohr 11 zu lenken, wo die heißen Gase durch die freigelassenen Räume 24 strömen. Dieser Prallkörper 23 ist, wie durch den Pfeil P angedeutet, in Achsrichtung der Brennkammer A verschiebbar, um eine Anpassung

an verschiedene Flammengrößen und Brennerarten zu ermöglichen.

Die beispielsweise bei ölbetrieb aufgewärmten und mit Luft gemischten verbrannten Gase strömen aus der Brennkammer A durch die Umlenkkammer 19 in den durch das Rohr 13 gebildeten Heizgaszug B. Hier sorgt der erste Leitkörper 17 und die entsprechenden Wendeln 14 für einen guten Wärmeübergang. Durch die Umlenkkammer 18 auf der anderen Seite strömt das Gasluftgemisch in den durch das Rohr 12 gebildeten zweiten Heizgaszug C. Der Leitkörper 17 dieses Zuges C arbeitet in gleicher Weise. Am Abgasstutzen 21 tritt das Luft-Gas-Gemisch dann mit verhältnismäßig geringer Endtemperatur aus dem Heizkessel aus und in den Schornstein ein. Hierdurch ergibt sich ein sehr günstiger Wirkungsgrad.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Warmwasser-Heizkessel für eine Sammelheizungsanlage, mit einer Brennkammer und zwei dieser hintereinandergeschalteten Heizgaszügen, die in dem mit Heizwasser gefüllten Kesselraum angeordnet sind, wobei die Brennkammer mit dem ersten Heizgaszug und der erste Heizgaszug mit dem zweiten Heizgaszug durch außerhalb des Kesselraums angebrachte Umlenkkammern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (A) und die Heizgaszüge (B, Q nebeneinander in dem Kesselräum (D) verlaufen und in den Heizgaszügen (B, C) zur Bildung eines Ringraumes dienende Leitkörper (17) angeordnet sind.

2. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper (17) ausbaubar sind.

3. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (-4) ein strömungsgünstig geformter Prallkörper (23) angeordnet ist.

4. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (23) in Achsrichtung der Brennkammer (A) verstellbar ist.

5. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper (17) konische Stirnflächen (15) aufweisen.

6. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Leitkörper (17) eine ein- oder mehrgängige Wendel (14) angeordnet ist

7. Warmwasser-Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselraum (D) als Zylinder mit waagerechter Achse ausgebildet ist, zu der die Achsen der Brennkammer (A) und der Heizgaszüge (ß, Q parallel verlaufen.

8. Warmwasser-Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (1) des Kesselraums (D) von einem einen Boilerraum (E) bildenden Rohrzylinder (2) umgeben ist.