DE2416649C3 - Wasser-Heizungskessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasser-Heizungskessel, bestehend aus einer mit Steigrohren ausgerüsteten Brennkammer, an welche sich zwei mit Rohrbündeln versehene Rauchgaszüge anschließen sowie einer Unter- und Obertrommel, die durch die Rohre der beiden Rauchgaszüge verbunden sind, wobei die Steigrohre an der Obertrommal angeschlossen sind.

Die bekannten Wasser-Heizungskessel arbeiten entweder nach dem Zwangdurchlaufprinzip oder nach dem Naturumlaufprinzip. Bei Wasser-Heizungskesseln mit Naturumlauf ist es auch bekannt die Rohre der Brennkammer und die Rohrbündel nachgeschalteter Kesselzüge von einer Untertrommel zu einer Obertrommel zu führen und bei einer Dampferzeugung von einer Entmischungstrommel das Wasser über Fallrohre zur Untertrommel zurückzuführen. Wasser-Heizungskessel mit Naturumlauf haben den Nachteil, daß die Wasserströme in den verschiedenen Bereichen sowie eine Dampfbildung in den hochbeheizten Rohrteilen nicht reguliert werden können. Die Wasser-Heizungskessel mit Zwangdurchlauf erfordern in nachteiliger Weise zum Schutz der Rohre gegen Überhitzung eine hohe Wasserdurchflußgeschwindigkeit und haben daher einen großen wasserseitigen Druckverlust Das gilt auch für eine Ausführung, bei welcher von der Obertrommel durch eine Trennwand ein die Rohre der

to Brennkammer von oben speisender Verteilerkasten abgeteilt ist und das Wasser durch die Untertrommel auf mehrere in die Sammelkammer der Obertrommel mündende und durch nachgeschaltete Kesselzüge geführte Rohrbündel verteilt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorteile ^ines Zwangdurchlaufes mit einer vorbestimmten Wasserführung mit dem Vorteil eines Naturumlaufes zu kombinieren, bei dem bei einem Wassermangel ein höherer Sicherheitsgrad besteht.

μ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Obertrommel durch eine senkrecht angeordnete Trennwand in eine Austritts- und eine Sammelkammer unterteilt ist, die mit zur Sammelkammer hin öffnenden Absperrklappen versehen ist die Rohre der Rauchgaszüge mit der Sammelkammer verbunden und die Steigrohre der Brennkammer über einen Verteilerkasten und Fallrohre mit der Sammelkammer und der Austrittskammer verbunden sind.

Diese Ausgestaltung des Wasser-Heizungskessels hat den Vorteil, daß im Betriebsfalle das kalte Wasser (Verbraucher-Rücklauf) der Untertrommel zugeführt und über die beheizten Rohre der beiden Rauchgaszüge sowie die Rohre der Trennwand zur Obertrommel geleitet wird. In der Obertrommel wird das Wasser der beiden Rauchgaszüge gemischt. Das gemischte Wasser gelangt dann von der Obertrommel über die Fallrohre und die Untertrommel in die Steigrohre der Brennkammer und wird in einer besonderen Austrittskammer der Obertrommel gesammelt, von wo es den Verbraucherstellen zugeführt wird. Bei einem Wasserkreislauf über den Verbraucher, der hier als Betriebsfall bezeichnet ist arbeitet der Wasser-Heizungskessel also nach dem Zwangdurchlaufprinzip.

Falls jedoch die Wasserzufuhr in der Untertrommel ausfällt oder stark verringert wird, arbeitet der Wasser-Heizungskessel nach dem Naturumlaufprinzip. Hierbei entstehen zwei Umlaufsysteme. Das eine Umlaufsystem wird durch die beiden Rauchgaszüge einschließlich der Trennwand zwischen diesen gebildet. Das Wasser steigt dabei in den Rohren des ersten Rauchgaszuges, während es in den Rohren des zweiten Rauchgaszuges, insbesondere zum Ausgangsende hin, fällt Hierdurch bilden die beiden Rauchgaszüge ein Naturumlaufsystem. Das andere Naturumlaufsystem wird durch die Steigrohre der Brennkammer über die Obertrommel in Verbindung mit den Fallrohren gebildet. Durch den Druckanstieg in der Obertrommel zugeordneten Austrittskammer werden die Absperrklappen geöffnet und geben den Weg für den Naturumlauf über die Fallrohre frei. Diese beiden Naturumlaufsysteme, welche sich selbständig einstellen, wenn die Wasserzufuhr unterbrochen wird, tragen zu einem hohen Sicherheitsgrad bei. Durch Wasserstandsbegrenzer in der .Obertrommel kann darüber hinaus sichergestellt werden, daß der Wasserstand nicht unterhalb der Fallrohre absinkt.

Der neuartige Wasser-Heizungskessel mit kombiniertem Zwangdurchlauf und Naturumlauf ermöglicht eine einfache Betriebsführung und Wartung.

Vorzugsweise sind die Absperrklappen gelenklos mit Drahtseilen oder Ketten an der Trennwand angeordnet und liegen von der Sammelkammerseite her gegen die Ränder der Klappenöffnungen an. Diese Absperrklappen, welche also zur Sammelkammerseite hin öffnen, bleiben durch ihr Eigengewicht und den Überdruck in der Sammelkammer geschlossen, wenn der Wasserkreislauf besteht Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Sammelkammer der Obertrommel mit einem Drucksicherheitsventil versehen ist Diese Anordnung ermöglicht eine Drucksicherung sowohl für die Sammelkammer als guch für die Austrittskammer.

Die durch eine Rohrwand getrennten Rauchgaszüge verlaufen senkrecht, seitlich und waagerecht oberhalb der Brennkammer und die Fallrohre sind an der Außenseite des äußeren Rauchgaszuges angeordnet Durch diese Ausbildung entsteht eine besonders kompakte Bauweise mit einer bestmöglichen Wärmeausnutzung. Die Fallrohre sind an ihrem unteren Ende mit dem Verteilerkasten verbunden, der innerhalb der Untertrommel angeordnet ist Weiterhin ist der äußere Rauchgaszug mit einem Sammelkasten für die Abgase verbunden, dessen Austrittsstutzen in etwa gleichem Abstand zu den drei Ecken des Sammelkastens angeordnet ist Durch diese Ausbildung ist eine klare Rauchgasführung gegeben. Außerdem weichen die Rauchgaswege von dem winkelförmigen Austritt aus dem letzten Rauchgaszug nur unwesentlich voneinander ab, wobei der thermische Auftrieb der Rauchgase Berücksichtigung finden kann.

Schließlich besteht auch der Vorteil, daß das gesamte Rohrsystem in einer Ausgestaltung besonders elastisch ist und alle Dehnungsdifferenzen leicht aufzunehmen vermag. Alle Rohrdurchmesser und Rohrteilungen können den optimalen Strömungs- und Wärmeübertragungsverhältnissen angepaßt werden. Die Blecheinbauten in den beiden Trommeln sind einfach in der Herstellung und billig in den Materialkosten.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Wasser-Heizungskessel mit einem winkelförmig angeordneten Rohrsystem und

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in einem mittleren horizontalen Querschnitt.

Die Brennkammer 1 des Wasser-Heizungskessels wird durch Steigrohre 2 bis 4 gebildet, welche zu Wänden zusammengefaßt sind. Der Brennkammer 1 schließt sich ein Rauchgaszug 5 an, in dem Dündelartig Rohre 6 angeordnet sind. Parallel hierzu verläuft in entgegengesetzter Richtung ein Rauchgaszug 7 mit bündelartig angeordneten Rohren 8. Beide Rauchgaszüge 5, 7 sind durch eine Rohrwand 9 getrennt. Der zweite Rauchgaszug 7 wird an seiner Außenseite durch Fallrohre 10 begrenzt, welche einen größeren Durchmesser aufweisen und mit Abstand zueinander angeordnet sind.

Am unteren Ende der beiden Rauchgaszüge 5, 7 ist eine Untertrommel 11 angeordnet, deren Rücklaufstutzen mit 12 bezeichnet ist. An diese Untertrommel 11 sind die Rohre 6, 8 beider Rauchgaszüge 5, 7 angeschlossen. Sie führen zunächst vertikal nach oben und sind dann winkelförmig um etwa 90° abgebogen und führen in eine Obertrommel 15. Dabei liegen die horizontalen Teile der beiden Rauchgaszüge 5, 7 über der Decke der Brennkammer 1, welche durch die Steigrohre ι trphildet wird. Die Obertrommel ist durch eine Trennwand 16 in zwei Kammern geteilt, von denen die eine eine Austrittskammer 17 und die andere eine Sammelkammer 18 bildet. Von der Sammelkammer 18 führen die Fallrohre 10 außerhalb des äußeren Rauchgaszuges 7 wieder nach unten in den Bereich der Untertrommel 11 und gelangen über einen Verbindungskanal 13 in einen Verteilerkasten 14, der innerhalb der Untertrommel 11 über dessen gesamte Länge angeordnet ist. An diesen Verteilerkasten 14 sind die Steigrohre 2 bis 4

to der Brennkammer 1 angeschlossen. Sie führen nach oben in die von der Trennwand 16 begrenzte Austrittskammer 17, an welche ein Vorlaufstutzen 20 angeschlossen ist.
Wie die F i g. 1 zeigt ist die Trennwand 16 in der Obertrommel 15 mit ein oder mehreren Absperrklappen 19 versehen. Diese sind gelenklos mit Drahtseilen oder Ketten so aufgehängt, daß sie zur Sammelkammer 18 hin öffnen. Weiterhin ist die Obertrommel 15 im Bereich der Sammelkammer 18 mit ein oder mehreren Drucksicherheitsventilen 21 ausgerüstet.

F i g. 2 zeigt, daß der Wasser-Heizungskessel an seiner Stirnseite mit einem Brennerschrank 22 versehen ist, der zwei Brenner 23 aufweist Außerdem ist seitlich daneben zwischen den beiden Rauchgaszügen 5, 7 eine Umlenkkammer 24 vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende befindet sich ein Sammelkasten 25 für die Abgase. Dessen Austrittsstutzen 26 ist, wie in F i g. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, so angeordnet, daß die drei äußersten Ecken des Sammelkastens 25 zu ihm einen etwa gleichen Abstand haben. F i g. 2 schließlich zeigt noch, daß die Fallrohre 10 auf ihrer Außenseite mit einer Blechverkleidung 27 versehen sind, welche die rauchgasdichte Begrenzung des außenliegenden zweiten Rauchgaszuges bilden.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Wasser-Heizungskessels ist folgende:

Während des Betriebes gelangt das kalte Wasser über den Rücklaufstutzen 12 in die Untertrommel 11 und strömt über die beiden Rauchgaszüge 5, 7 in die Obertrommel 15. Von hier aus fließt das dort gemischte Wasser über die Fallrohre 10 in den Verteilerkasten 14 in der Untertrommel 11 und wird auf die Steigrohre 2 bis 4 der Brennkammer 1 verteilt. In diesem wird das Wasser auf die vorgesehene Temperatur gebracht und gelangt nach oben in die der Obertrommel 15 zugeordnete Austrittskammer 17, von wo aus das Warmwasser über den Vorlaufstutzen 20 den Verbraucherstellen zugeführt wird. Es findet also ein Wasserkreislauf statt, und das Wasser wird durch den Heizungskessel zwangsweise hindurchgeführt. Während dieses Betriebszustandes sind die Absperrklappen 19 geschlossen.

Wird der Wasserkreislauf unterbrochen, d. h. tritt in den Rücklauf stutzen 12 kein kaltes Wasser mehr in die Untertrommel 11 ein, so erfolgt selbsttätig ein Naturumlauf. In den stärker erhitzten Rohren des ersten Kesselzuges 5 steigt das Wasser nach oben in die Obertrommel 15, während die weniger beheizten Rohre des zweiten Kesselzuges 7, insbesondere am Ende dieses Kesselzuges als Fallrohre wirken. Auf diese Art und Weise wird zwischen den beiden Trommeln ein Naturumlauf erzeugt

Außerdem steigt das erwärmte Wasser in die Austrittskammer 17. Da jedoch der Wasserkreislauf unterbrachen ist, werden die Absperrklappen 19 geöffnet, so daß das Wasser in die Sammelkammer 18 der Obertrommel 15 gelangt. Von hier aus strömt das Wasser über die Fallrohre 10 wieder nach unten und gelangt

somit erneut in die Steigrohre 2 bis 4. Da jedoch die Sammelkammer 18 während dieses Betriebszustandes das Wasser der Steigrohre 2 bis 4 und das der Rauchgaszüge aufnimmt, findet ein Vermischen des Wassers statt, so daß von der Obertrommel her sowohl die Fallrohre 10 als auch die als Fallrohre wirkenden Teile des Rauchgaszuges 7 gespeist werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patemansprüche:

   Ί. Wasser-Heizungskessel, bestehend aus einer mit Steigrohren ausgerüsteten Brennkammer, an welche sich zwei mit Rohrbündeln versehene _rRauchgaszüge anschließen, sowie einer Unter- und Obertrommel, die durch die Rohre der beiden Rauchgaszüge verbunden sind, wobei die Steigrohre an der Obertrommel angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Obertrommel (15) durch eine senkrecht angeordnete Trennwand (16) in eine Austritts- und eine Sammelkammer (17, 18) unterteilt ist die mit zur Sammelkammer (18) hin öffnenden Absperrklappen (19) versehen ist, die Rohre (6,8) der Rauchgaszüge (5,7) mit der Sammelkammer (18) verbunden und die Steigrohre (2,3,4) der Brennkammer (1) über einen Verteilerkasten (14) und Fallrohre (10) mit der Sammelkammer (18) und der Austrittskammer (17) verbunden sind.
2. 2. Wasser-Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappen (19) gelenklos mit Drahtseilen oder Ketten an der Trennwand (16) angeordnet sind.
3. 3. Wasser-Heizungskessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (18) mit einem Drucksicherheitsventil (21) versehen ist.
4. 4. Wasser-Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Rohrwand (9) getrennten Rauchgaszüge (5, 7) senkrecht seitlich und waagrecht oberhalb der Brennkammer (1) verlaufen und die Fallrohre (10) an der Außenseite des äußeren Rauchgaszuges (7) angeordnet sind.
5. 5. Wasser-Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (10) an ihrem unteren Ende mit dem Verteilerkasten (14) verbunden sind, der innerhalb der Untertrommel (U) angeordnet ist
6. 6. Wasser-Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rauchgaszug (7) mit einem Sammelkasten (25) für die Abgase verbunden ist, dessen Austrittsstutzen (26) in etwa gleichem Abstand zu den drei Ecken des Sammelkastens (25) angeordnet ist