DE2824185A1

DE2824185A1 - Heizungskessel

Info

Publication number: DE2824185A1
Application number: DE19782824185
Authority: DE
Inventors: W Konrad Roentgen
Original assignee: Roentgen & Co
Current assignee: Roentgen & Co & Co Kg 4923 Extertal De GmbH
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1979-12-06

Description

Heizungskessel
Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Heizungskessel verschiedenster Bauarten mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Nachteilig ist, daß nur ein Kesselwirkungsgrad von etwa 92 % erzielbar ist.
Die Ursachen sind in Wärmeverlusten zu sehen, die durch nicht ausreichende Isolierung des Außenmantels und der Ubergangsstellen insbesondere im Türbereich entstehen sowie in der relativ geringen Wärmerückgewinnung mit Hilfe der bisher bekannten Wärmetauscheranordnungen. Bei diesen bekannten Wärmetauscheranordnungen sind die Wärmetauscher außerhalb des Kesselbereiches im Rauchgasabzug angeordnet, so daß relativ lange Leitungsführungen notwendig werden, durch die ein großer Teil der rückgewonnenen Wärme wieder verlorengeht, und ferner bereits ein Teil der Rauchgaswärme auf dem Weg zum Wärmetauscher abgegeben wird.
Überdies bereitet die Dimensionierung des Wärmetauschers bei den bekannten Anordnungen gewisse Schwierigkeiten wegen der Einhaltung der Taupunktschwelle.
Bei den bekannten Heizungskesseln muß ferner die relativ aufwendige Fertigung und Montage am Einsatzort als nachteilig angesehen werden, bedingt insbesondere durch die Herstellung mehrerer zu montierender Bauteile und die umständliche Isolierung.
Beim Einsatz mehrerer Einheiten ist überdies eine gegenseitige Verflanschung notwendig, beispielsweise bei Übereinandermontage.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß der feuerungstechnische Wirkungsgrad des Heizungskessels bei vereinfachter Fertigung und Montage verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Heizungskessel zeichnet sich durch die Integration von Rauchgassammelkasten und Wärmetauscher in den Außenmantel (Kesselkörper) aus, wodurch eine äußersteKompaktheit erzielt wird. Durch die Anordnung des Wärmetauschers im integrierten Rauchgassammelkasten entfallen aufwendige Leitungswege, wird die Auslegung des Wärmetauschers hinsichtlich Einhaltung der Taupunktschwelle praktisch unproblematisch, weil weniger Einflußfaktoren zu berücksichtigen sind, und wirddie Wärmegewinnung wesentlich verbessert, weil eine größere Wärmemenge den Rauchgasen entzogen werden kann. Der Wärmetauscher kann als fester, selbsttragender Baustein ausgebildet werden, wodurch dessen Austausch und die Nachrüstung des Heizungskessels mit einem Wärmetauscher jederzeit problemlos möglich ist.
Die Abdichtung der Tür erfolgt sozusagen auf dem Innenmantel des Heizungskessels, wodurch ein guter Schutz des Außenmantels gegen thermische Belastung durch die Rauchgase erzielt wird. Wärmeverluste über den Außenmantel werden dadurch verringert, daß die Wärmeisolierung dicht anliegend oder anhaftend auf dem Außenmantel aufgebracht wird und die Wärmeisolierung den gesamten Außenmantel auch im Bereich des Rauchgassammelkastens umgibt.
Hervorgehoben sei die Summierwirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Lösung der gestellten Aufgabe.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 2 wird die Tür in den Rauchgasströmungsverlauf aus der Brennkammer in das Rohrregister mit einbezogen, wodurch eine einfachere und kompaktere Konstruktion möglich wird.
Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 sichert einen guten Kontakt der Rauchgase mit dem Wärmetauscher.
Durch die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ist eine einfachere Verbindung zwischen Tür und Außenmantel erzielbar.
Durch die Ausbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 wird die Isolierung des Außenmantels von dem heißen Innenmantel bzw.
den heißen Rauchgasen verbessert.
Eine besonders einfache und wirkungsvolle Isolierung ist im Anspruch 11 gekennzeichnet.
Durch die Ausbildungen nach den Unteransprüchen 12 und 13 wird die Aufstellung des erfindungsgemäßen Heizungskessels vereinfacht, insbesondere wenn mehrere Einheiten übereinander angeordnet werden (beispielsweise Brauchwasserspeicher).
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden.
Es zeigen Fig. 1 im wesentlichen einen senkrechten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heizungskessel, Fig. 2 eine Rückansicht des Heizungskessels nach Fig. 1 bei abgenommener Rückwand und Fig. 3 eine Draufsicht auf den Heizungskessel nach den Fig. 1 oder 2.
Die Fig. 1 zeigt einen Heizungskessel 2 mit einem becherförmigen Außenmantel 4 und einem becherförmigen Innenmantel 6.
Der Heizungskessel ist für flüssige und gasförmige Brennstoffe mit Gebläsebrenner (nicht dargestellt) vorgesehen. Der Innenmantel 6 umgibt eine zylindrische Brennkammer 8. Zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel befindet sich ein ringzylindrischer Wasserkessel lo mit einem Rücklaufanschluß 12 und einem Vorlaufanschluß 14 sowie einem Rauchgasrohrregister 16.
Die Rohre des Rauchgasrohrregisters 16 durchsetzen lediglich den oberen Teil des Wasserkessels 10, wie dies besonders deutlich in der Fig. 2 dargestellt ist.
Die Brennkammer 8 weist eine Öffnung 18 auf, die von einer integrierten Tür 20 verschlossen ist, die mit einem Brennerdurchbruch 22 und einem Schauloch 24 versehen ist. Die Tür be-oder Stahl steht aus Gußeisenwund kann zusätzlich wärmeisoliert sein; sie ist in den Rauchgasströmungsverlauf integriert und mit einer Rauchgasumlenkung 26 versehen.
Der Innenmantel 6 des Heizungskessels ist im Bereich der Öffnung 18 rechtwinklig nach außen gezogen und mit dem Außenmantel verbunden und bildet eine im wesentlichen kreisringförmige Stirnfläche 28 als Anlagefläche für die Tür 20. Auf der Stirnfläche 28 ist eine wärmeisolierende Abdichtung 30 angeordnet, die den Außenmantel 4 vor thermischer Belastung durch die Rauchgase schützt, die eine Temperatur von etwa 400 bis 5ovo0 C aufweisen.
Der Außenmantel 4 übergreift die Tür 20 außen mit einem Teil 32 mit Abstand, so daß ein Luftspalt 33 gebildet ist.
Der Teil 32 des Außenmantels weist einen nach außen zeigenden ringförmigen Verbindungsflansch 34 auf, an dem ein Außenringflansch 36 der Tür 20 lösbar befestigt ist. Der Luftspalt 33 unterstützt die Wärmeisolierung des Außenmantels und kann zusätzlich noch über Schlitze oder Öffnungen mit der Außenluft in Verbindung stehen, die vorzugsweise im Außenringflansch 36 der Tür 20 ausgebildet sind.
An der höchsten Stelle des Heizungskessels ist ein Anschluß 40 für den Heizungskreislauf (Vorlauf) angeordnet.
Im Heizungskessel ist ein integrierter Rauchgassammelkasten 42 ausgebildet, der von einem Teil 44 des Außenmantels 4 gebildet wird und von einer abnehmbaren Rückwand 46 mit einem Rauchgasabzugsrohranschluß 48 nach außen hin abgeschlossen ist.
Im Rauchgassammelkasten 42 ist ein Wärmetauscher 50 angeordnet, der selbsttragend als fester Baustein konstruiert ist. Der Wärmetauscher 50 ist mit einer Vorlauf- und Rücklaufleitung 52 und 54 versehen, die an eine vorzugsweise eintauchende Heizkesselrücklaufleitung 56 anschließbar sind. Die Kesselrücklaufleitung ist hierzu mit einem Gummistopfen 58 mit Spreizeinrichtung versehen, durch den der Direktweg im Kesselrücklauf verschließbar ist. Hierdurch ist jederzeit ein Nachrüsten mit einem Wärmetauscher und ein problemloses Austauschen möglich.
Der Außenmantel 4 ist ebenso wie auf der Brennerseite rauchgasseitig mit einem Verbindungsaußenflansch 60 versehen, an dem die Rückwand 46 über eine Dichtung 62 lösbar angebracht ist.
Der Rücklauf 12 ist mit Hilfe einer Dichtung 64 in der Rückwand abgedichtet angeordnet.
Der Rauchgassammelkasten 42 ist durch eine etwa teilringförmige Trennwand 66 aufgeteilt, die den Wärmetauscher umgibt und vor der der Wärmetauscher angeordnet ist, um einen optimalen Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen, die das Rohrregister 16 verlassen, und dem Wärmetauscher 50 zu erzielen.
Die Trennwand verläuft nur bis etwa in Höhe deFúnteren Teile des Wärmetauschers, um die Anschlüsse am Rücklauf 12 leicht zugänglich zu machen.
Die abnehmbare Rückwand 46 ermöglicht eine Reinigung der Lamellen des Wärmetauschers ohne Demontage desselben.
Das Rauchgas verläßt das Rauchgasrohrregister 16 mit einer Temperatur von etwa 160° C. Der Wärmetauscher entzieht dem Rauchgas soviel Wärme und führt diese dem rücklaufenden Wasser vor Eintritt in den Kessel zu, daß die abziehenden Rauchgase auf etwa 60° C abgekühlt werden.
Der Außenmantel 4 des Heizungskessels ist von einer geeigneten Wärmeisolierung 68 mit etwa quaderförmigen Außenmaßen umgeben. Die Isolierung besteht vorzugsweise aus schwer entflammbarem Polyurethan. Die Isolierung wird dabei vorzugsweise so angebracht, daß der fertige Heizungskessel in eine Form eingebracht und dann umschäumt wird, wodurch eine besonders dichte Anlage der Isolierung an den Außenmantel erreicht wird.
In die Wärmeisolierung sind an der Unterseite des eizungskessels an geeigneten Stellen Füße 70, beispielsweise Gummifüße, eingelassen und auf der Oberseite entsprechende Ausnehmungen vorgesehen, wie dies insbesondere der Fig. 2 entnehmbar ist, um beispielsweise eine oder mehrere weitere Einheiten übereinander stellen zu können. Die Gummifüße dienen dann zugleich als Zentrierkörper und Schwingelement zur akustischen Dämpfung. Die draufgestellte Einheit kann beispielsweise ein Brauchwasserspeicher sein.
Durch den wie beschrieben ausgebildeten Heizungskessel wird eine Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades des Heizungskessels gegenüber bekannten Heizungskesseln von ca. 5 % erzielt, wodurch der bisher erreichbare Gesamtkesselwirkungsgrad von 92 % auf etwa 97 % anhebbar ist.
Es soll nun Bezug genommen werden auf die Fig. z Eine Isolierung 80 umgibt einen zylindrischen Heizungskessel 82, der mit einem Rücklaufanschluß 84 und einem Vorlaufanschluß versehen ist, welcher hier als Vorlauf- und Sicherheitsvorlaufanschluß 86 und 88 ausgebildet ist. Am Rücklauf ist eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung 9o und 92 eines Wärmetauschers 94 mit Lamellen 96 angeschlossen. Die Lamellen haben einen ausreichenden Abstand voneinander, so daß eine Reinigung nach Abnahme der Rückwand des Heizungskessels leicht durchführbar ist ohne Demontage.
Der Außenmantel 82 ist mit einem Verbindungsflansch 97 für eine nicht dargestellte Rückwand versehen. Der Außenmantel 82 umschließt einen Rauchgassammelkasten 98, in dem eine Trennwand 1oo angeordnet ist. In den Rauchgassammelkasten münden Rohre eines zylindrischen Rauchgasrohrregisters 102, wobei die Rohre im oberen Zylinderkreis etwa über zwei Drittel verteilt angeordnet sind.
Die Trennwand loo ist etwa teilringförmig ausgebildet, derart, daß die aus dem Rauchgasrohrregister austretenden Rauchgase ohne Umwege direkt mit dem Wärmetauscher in Kontakt gelangen können und ferner die unten liegenden Anschlfisse leicht zugänglich sind.
In der Isolierung 80 sind auf der Unterseite elastische Füße (z.B.Gummifüße) 104 eingelassen, und auf der Oberseite sind entsprechende Ausnehmungen 106 vorgescJien, die ein tibereinanderstapeln wenigstens zweier Kesseleinheiten zulassen, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Gummifüße der jeweils daraufgestellten Einheit, die beispielsweise ein Brauchwasserspeicher sein kann, dienen in diesem Falle als Zentrierkörper.
Die in der Fig. 3 dargestellte Draufsicht zeigt nochmals einen Außenmantel 108 mit einem vorderen und einem hinteren Verbindungsflansch 11o und 112 für eine Tür 114 und eine Rückwand 116, sowie die Lage eines üblicherweise vorgesehenen Temperaturfühlers 118 und die Anordnung einer Vorlauf- und Sicherheitsvorlaufleitung 120, 122. Der Außenmantel ist von einer Isolierung 124 umgeben.
Die Isolierung wird erst nach Zusammenbau des Heizungskessels aufgebracht, und zwar wird der fertige Heizungskessel vorzugsweise in eine Form eingebracht und dann mit einem geeigneten wärmeisolierenden Kunststoff umschäumt, der schwer entflammbar ausgerüstet sein sollte. Vorzugsweise wird als Material Polyurethan verwendet. Selbstverständlich sind auch andere herkömmliche Isolationen möglich.
Die Isolierung kann zusätzlich mit einem Schutzanstrich versehen werden oder zum Schutz gegen mechanische Beschädigungen mit einer Außenhaut aus Metall oder Kunststoff versehen werden. Leerseite

Claims

Schutzansprüche Heizungskessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit Gebläsebrenner mit einem Innenmantel, der eine zylindrische Brennkammer umschließt, die durch eine Tür mit einem Brennerdurchbruch verschließbar ist, mit einem Außenmantel, der von einer Wärmeisolation umgeben ist, mit einem ringzylindrischen Wasserkessel zwischen dem Innen- und Außenmantel, mit einem Rauchgasrohrregister, das den Wasserkessel durchsetzt und die Rauchgase aus der Brennkammer in einen Rauchgassammelkasten leitet, der an einen Rauchgasabzug angeschlossen ist, mit einem Anschluß für einen Wasservor- und Wasserrücklauf und mit einem im Wasserrücklauf angeordneten Wärmetauscher zur Rückgewinnung wenigstens eines Teiles der Wärme der abziehenden Rauchgase, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgassammelkasten (42, 98) in den Heizungskessel (2) integriert und vom Außenmantel (4, 82, 108) des Heizungskessels gebildet ist, daß der Wärmdauscher (5o, 94) im Rauchgassammelkasten (42, 98) zwischen den Rohrenden des Rauchgasrohrregisters (16, 102) und der Rauchgasabzugsöffnung (48) angeordnet ist, daß die Wärmeisolation (68, 80, 124) den Außenmantel (4, 82, 108) des Heizungskessels dicht umschließt, und daß der Innenmantel (6) nach außen gezogen ist und eine Stirnfläche (28) bildet, an der die Tür (20) unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Dichtung (30) anliegt.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tür (20) eine Rauchgasumlenkung (26) ausgebildet ist, die in die Rohre des Rauchgasrohrregisters (16) mündet.
3. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgassammelkasten (42, 98) eine Trennwand (66, loo) angeordnet ist, die etwa teilringförmig ausgebildet ist und den Wärmetauscher (50, 94) umgibt und als Leitfläche für die Rauchgase dient, derart, daß die Rauchgase zwangsweise durch den Wärmetauscher geleitet werden.
4. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (4) brennerseitig über die Verbindungsstelle mit dem Innenmantel (6, 28) hinausgeführt ist, die Außenteile der Tür (20) wenigstens teilweise überragt und mit einem Verbindungsflansch (34) zur Befestigung der Tür (20) versehen ist
5. Heizungskessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür (20) einen Außenringflansch (36) aufweist, der mit dem Verbindungsflansch (34) des Außenmantels (4) lösbar verbunden ist.
6. Heizungskessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Türaußenfläche und Außenmantel ein Ringspalt (33) gebildet ist.
7. Heizungskessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (33) über im Außenringflansch (36) der Tür (20) ausgebildete Schlitze oder Öffnungen mit der Außenluft in Verbindung steht, oder dadurch, daß die Tür mit Abstand am Verbindungsflansch (34) des Außenmantels (4) angebracht ist.
8. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlauf- und Rücklaufleitung (52, 54; 9o, 92) des Wärmetauschers (50; 94) an die Rücklaufleitung (56; 84) des Heizungskreislaufes innerhalb des Kessels angeschlossen ist.
9. Heizungskessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (56) zwischen den Anschlüssen für die Vorlauf- und Rücklaufleitung (52! 54) des Wärmetauschers (50) sperrbar ist.
10. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (4) im Bereich des Rauchgassammelkastens (42) zum Schutz der Wärmeisolierung (68, 80, 124) zusätzlich mit einer wärmeisolierenden Schutzmatte versehen ist.
11. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (68, 80, 124) auf den Außenmantel (4, 82, 108) aufgeschäumt ist.
12. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung so ausgebildet ist, daß sie den Heizungskessel trägt.
13. Heizungskessel nach Anspruch 1, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite der Wärmeisolierung Füße aus einem nachgiebigen Material angeordnet und auf der Oberseite Ausnehmungen ausgebildet sind, in die die Füße bei Anordnung mehrerer Kesseleinheiten übereinander einsetzbar sind.
14. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder einem der Unteransprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher selbsttragend als Baustein ausgebildet ist.
15. Heizungskessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgassammelkasten über eine abnehmbare Rückwand des Heizungskessels zugänglich ist.

-16. Heizungskessel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (68, 80, 124) zusätzlich eine vorzugsweise aufgeschäumte Außenhaut aufweist.