DE29619354U1

DE29619354U1 - Boiler

Info

Publication number: DE29619354U1
Application number: DE29619354U
Authority: DE
Original assignee: VRIES METAAL BV
Current assignee: Heatex BV
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2006-11-08
Also published as: EP0831280A2; NL1004086C1; EP0831280A3

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Boiler nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In solchen aus der Praxis bekannten Boilern wird Wasser im Behälter durch Wärmeübertragung von der Heizeinheit aus erwärmt. Hierbei ergibt sich das Problem, daß sich auf der Seite des Innenraumes des Behälters Kalk auf dem Heizelement ablagert, was die Wärmeübertragung beeinträchtigt und sich negativ auf die Nutzleistung und die effektive Heizkapazität des Boilers auswirkt. Weiter ergibt sich das Problem, daß die Temperatur der Wand des Heizelements, auch durch die isolierende Wirkung der Kalkablagerung, den Siedepunkt des Wassers (bei dem im Behälter herrschenden Druck) überschreitet . Hierdurch wird dem Heizelement benachbartes Wasser zum Sieden gebracht, wodurch abgelagerter Kalk örtlich vom Heizelement abspringt. Das geht mit störenden tickenden oder knallenden Geräuschen einher. Weiter erhöhen durch den Innenraum des Boilers schwebende, abgesprungene Kalkfragmente die Störanfälligkeit des Boilers oder von stromabwärts liegenden Einrichtungen.

Solche Probleme ergeben sich vor allem bei Boilern mit direkter Heizung, wobei im Heizelement Energieumwandlung stattfindet, wie direkt geheizte Boiler, bei denen das Heizelement als Feuerung ausgebildet ist, und elektrische Boiler.

Die Neuerung bezweckt, einen Boiler zu schaffen, bei dem Kalkablagerung am Heizelement sowie das Abspringen von Kalkfragmenten vom Heizelement nicht oder jedenfalls in wesentlich geringerem Maße auftritt.

Dieser Zweck wird nach der vorliegenden Neuerung dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung der oben bezeichneten Art gemäß dem Kennzeichenteil von Anspruch 1 ausgeführt wird.

Die mit Durchlässen versehene Abschirmkappe bildet ein Leitorgan, das Wasser über das Heizelement leitet und auf diese Weise eine intensive, kühlende Strömung über die Außenfläche des Heizelements verursacht, wodurch die beschriebenen

¹ Siedeerscheinungen und Kalkablagerung am Heizelement unterbunden werden.

Dadurch, daß ein Zwischenraum zwischen der Abschirmkappe und dem Heizelement über die verteilt angeordneten Durchlässe direkt mit dem übrigen Innenraum des Behälters in Verbindung steht, kann Wasser an über die Abschirmkappe verteilten Stellen in oder aus dem Zwischenraum geleitet werden, ohne daß ein umfangreiches Leitungssystem notwendig ist. Dadurch, daß das Wasser verteilt über die Oberfläche der Abschirmkappe durchgelassen wird, werden eine gleichmäßig über die Außenfläche des Heizelements verteilte Strömung durch den Zwischenraum und ein entsprechend gleichmäßig verteilter kühlender Effekt erzielt.

Besondere Ausführungen der Neuerung werden in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben und im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine durchbrochene Seitenansicht eines Boilers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Neuerung und

Fig. 2 eine schematische Teilansicht im Schnitt über die Linie H-II in Fig. 1.

Entsprechende Teile der in den Zeichnungen gezeigten zwei Ausführungsbeispiele werden mit identischen Bezugsziffern bezeichnet.

Der Boiler nach dem gezeigten Beispiel hat einen Behälter 1 mit einem Innenraum 2 zum Speichern von Wasser. Zum direkten Erwärmen von Wasser ist der Boiler versehen mit einer Feuerung 3 mit einem Brenner 4 und einer Feuerungswand 5, die eine Begrenzung zwischen einer den Brenner 4 enthaltenden Brennerkammer 6 und dem Innenraum 2 des Behälters 1 bildet.

An die Brennerkammer 6 schließt eine Rauchgasabfuhr 7 zum Abführen von Rauchgasen in einer mit einem Pfeil 8 angegebenen Richtung an. Die Rauchgasabfuhr 7 verläuft schraubenlinienförmig durch den Behälter, um im Betrieb Wärmeübertragung von den Rauchgasen auf das Wasser im Behälter 1 zu fördern. An den Brenner schließen auch Kanäle zum Zuführen von Brennstoff und

Umgebungsluft an, aber diese sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt.

An den Behälter 1 ist eine Zufuhrleitung 9 zum Zuführen von zu erwärmendem Wasser in einer mit einem Pfeil 10 angegebenen Richtung angeschlossen, in welche Zufuhrleitung 9 eine Pumpe 11 aufgenommen ist.

Im Behälter 1 ist weiter eine Abschirmkappe 12 angeordnet, die die Feuerung 3 in geringem Abstand davon abschirmt und einen Raum 13 zwischen der Abschirmkappe 12 und der Feuerungswand 5 bestimmt. Die Abschirmkappe 12 ist mit Durchlässen 14, 15 zum Ein- und Auslassen von Wasser in oder aus dem Zwischenraum 13 versehen. Eine Anzahl der Durchlässe 14 ist über die Abschirmkappe verteilt angeordnet. Über diese verteilt angeordneten Durchlässe 14 steht der Zwischenraum 13 direkt mit dem übrigen Innenraum 2 des Behälters 1 in Verbindung.

Im Betrieb wird Wasser über die verteilt angeordneten Durchlässe 14 in der Abschirmkappe 12 an über den Zwischenraum 13 verteilten Stellen in den Zwischenraum 13 zwischen der Abschirmkappe 12 und der Feuerungswand 5 eingelassen. Das Wasser wird danach durch die Abschirmkappe 12 über die Feuerungswand 5 geleitet, wodurch eine intensive, kühlende Strömung über die Außenfläche der Feuerung 3 erhalten wird. Hierdurch bleibt die Temperatur der Feuerungswand 5 während des Brennens des Brenners 4 relativ niedrig, wodurch Siedeerscheinungen und Kalkablagerung an der Feuerungswand 5 unterbunden werden.

Dadurch, daß der Zwischenraum 13 zwischen der Abschirmkappe 12 und der Feuerungswand 5 über die verteilt angeordneten Durchlässe 14 direkt mit dem übrigen Innenraum 2 des Behälters 1 in Verbindung steht, wird im Betrieb Wasser an über die Abschirmkappe 12 verteilten Stellen in den Zwischenraum 13 eingelassen, ohne daß ein umfangreiches Leitungssystem zum Verteilen der Flüssigkeit verwendet wird. Das Wasser, das verteilt über die Oberfläche der Abschirmkappe eingelassen wird, bildet eine gleichmäßig über die

Außenfläche der Feuerungswand 5 verteilte Strömung durch den Zwischenraum 13, die die Feuerungswand 5 entsprechend gleichmäßig kühlt.

Beim Boiler nach dem gezeigten Beispiel ist der kühlende Effekt des durch den Zwischenraum 13 fließenden Wassers dadurch besonders gleichmäßig verteilt, daß die verteilt angeordneten Durchlässe 14 Einlasse zum Zulassen von Wasser zum Zwischenraum 13 bilden und ein anderer, zentraler Durchlaß 15 eine Abfuhr zum Abführen von Wasser aus dem Zwischenraum bildet. Die sehr gleichmäßig verteilte kühlende Wirkung wird hierbei dadurch erreicht, daß, während der Brenner 4 brennt, die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasser im Zwischenraum und der Feuerungswand 5 am kleinsten ist im Bereich nahe dem zentralen Abfuhrdurchlaß 15, wo die Strömung im Zwischenraum 13 am stärksten konzentriert ist.

Der schalenförmige Zwischenraum 13 hat im Bereich des zentralen Durchlasses 15 eine größere Schichtdicke als in seinen mehr an der Peripherie liegenden Bereichen. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem mehr zentralen Bereich nahe dem zentralen Durchlaß beschränkt, was zum Erreichen einer gleichmäßig verteilten kühlenden Wirkung der Wasserströmung im Zwischenraum 13 vorteilhaft ist.

Beim Boiler nach dem gezeigten Beispiel ist die vergrößerte Schichtdicke des Zwischenraumes im Bereich des zentralen Durchlasses dadurch erhalten worden, daß die Feuerungswand 5 eine konkave Außenseite 16 hat, der der zentrale Abfuhrdurchlaß 15 gegenüberliegt. Der zentrale Abfuhrdurchlaß 15 liegt außerdem im Abstand von den Rändern der konkaven Außenseite 16 gegenüber dieser konkaven Außenseite. Dank der konkaven Außenseite 16 ist die Feuerungswand bei einer gegebenen Materialwahl und Wanddicke besser beständig gegen Überdruck im Innenraum 2 des Behälters 1. Außerdem kann die Feuerungswand 5 sich dank dem bogen-förmigen Verlauf der konkaven Außenseite 16 besser örtlichen Unterschieden in Wärmeausdehnung und Schrumpf anpassen. Es sei bemerkt, daß eine Feuerungswand mit einer oder mehreren

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konkaven Seiten zum Erreichen einer verbesserten Druckbeständigkeit und einer Verringerung von Wärmespannungen auch mit Vorteil in Boilern verwendet werden kann, die nicht mit einer Abschirmkappe versehen sind, um zu erwärmendes Wasser über die Feuerungswand zu leiten.

An die zentralen Abfuhrdurchlässe 15 schließt ein Abzapfkanal 17 zum Abzapfen von Wasser aus dem Behälter 1 in einer mit Pfeilen 18 angegebenen Richtung an. Hierdurch werden im Betrieb die beim Abzapfen von Wasser erzeugten Wasserbewegungen auch benutzt, um zu erwärmendes Wasser den Zwischenraum 13 durchfließen zu lassen.

Dadurch, daß in den Abzapfkanal 17 außerdem ein im Behälter 1 liegender Wärmetauscher 19 aufgenommen ist, wird ein Teil der Wärme, die auf Wasser im Zwischenraum 13 übertragen worden ist, danach wieder auf das Wasser im Innenraum 2 des Behälters 1 übertragen. Hierdurch kann während des Abzapfens von Wasser eine große erwärmende Leistung eingesetzt werden, um das abzuzapfende Wasser zu erwärmen, ohne daß dies zu übermäßig hohen Abzapftemperaturen führt. Weiter wird durch Vorerwärmung des Wassers im Behälter erreicht, daß Kalkablagerung, die in vielen Bereichen beim Erwärmen von Leitungswasser in einem bestimmten Temperaturbereich auftritt, jedenfalls größtenteils stattfindet, bevor das zugeführte Wasser über die Feuerungswand 5 geleitet wird. Auf diese Weise wird Kalkablagerung an der Feuerungswand weiter unterbunden und wird daher auch das Abspringen von Kalkablagerungen durch Siedeerscheinungen an der Feuerungswand 5 unterbunden.

Auch der schraubenlinienförmige Verlauf des Rauchgaskanals 7 trägt zur Wärmeübertragung zum Erwärmen von Wasser im Behälter 1 bei, bevor dieses über die Feuerungswand 5 geleitet wird.

Kalkablagerung an der Feuerungswand wird insbesondere dadurch wirksam unterbunden, daß die Feuerung 3 oberhalb jedenfalls der wichtigsten Teile des Wärmetauschers 19 und des Rauchgaskanals 7 im Behälter 1 liegt. Frisch zugeführtes, kaltes Wasser, das noch relativ kalkreich ist, sammelt sich

durch sein relativ hohes spezifisches Gewicht vor allem in untenliegenden Teilen des Behälters 1. Erst nachdem das Wasser durch Wärmeübertragung vom Wärmetauscher 19 und vom Rauchgaskanal 7 aus erwärmt worden ist und der Kalkgehalt entsprechend zurückgegangen ist und nachdem darüber hinaus dem Behälter kälteres Wasser zugeführt worden ist, steigt es im Behälter 1 auf und bekommt es Gelegenheit, über die Zufuhrdurchlässe 14 den Zwischenraum zwischen der Abschirmkappe 12 und der Feuerungswand 5 zu erreichen.

Dadurch, daß die Pumpe 11 in einen'Kanal 10 zwischen dem zentralen Durchlaß 15 und dem Innenraum 2 des Behälters 1 aufgenommen ist, kann mit dieser, auch während kein Wasser aus dem Behälter abgezapft wird, eine Strömung im Zwischenraum 13 aufrechterhalten werden. Die Feuerung 3 kann daher auch geheizt werden, wenn kein Wasser abgezapft wird. Das erwärmte Wasser fließt dann direkt wieder in den Innenraum 2 des Behälters 1 zurück.

An den Abzapfkanal 17 schließt ein Kurzschlußkanal 20 an. Der Kurzschlußkanal 20 steht an seinem vom Abzapfkanal 17 entfernt liegenden Ende über einen Teil des Zufuhrkanals 9 mit dem Innenraum 2 des Behälters 1 in Verbindung. Über diesen Kurzschlußkanal 20 kann, wenn kein Wasser abgezapft wird, Wasser, das durch den Zwischenraum 13 gegangen ist, zum Innenraum 2 des Behälters 1 zurückgeleitet werden.

Dadurch, daß die Pumpe 11 stromabwärts der Stelle, wo der Kurzschlußkanal 20 in den Zufuhrkanal 9 mündet, in den Zufuhrkanal aufgenommen ist, kann diese sowohl zum Abzapfen und Zuführen von Wasser als auch zum Zurückführen von Wasser verwendet werden. Wenn die Pumpe 11 dreht, wird Wasser zum Behälter zurückgeleitet, soweit die durch die Pumpe fließende Menge größer ist als die stromabwärts des Kurzschlußkanals 20 abgezapfte Menge.

Beim Boiler nach dem gezeigten Beispiel wird während der Rückführung das erwärmte Wasser aus dem Zwischenraum 13 zur Pumpe 11 geleitet, ohne daß es durch den Wärmetauscher 19 gegangen ist. Wenn gewünscht wird, daß das erwärmte Wasser

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erst Wärme in den Innenraum 2 des Behälters 1 abgibt, bevor es über die Pumpe 11 zu diesem Innenraum 2 des Behälters 1 zurückgeführt wird, kann als Alternative eine Kurzschlußleitung angewendet werden, die stromabwärts des Wärmetauschers 19 von der Abzapfleitung abzweigt. Eine solche Kurzschlußleitung ist schematisch mit einer Punktstrichlinie 20' angegeben.

Mit der obenstehenden Beschreibung und den Zeichnungen sind im Rahmen der vorliegenden Neuerung dem Fachmann viele Varianten nahegelegt worden. So kann die Feuerung zum Beispiel in einem unteren Behälterteil angeordnet sein und kann die Pumpe eingerichtet sein, um aus dem Innenraum des Behälters über den zentralen Durchlaß Wasser in den Zwischenraum zwischen der Abschirmkappe und der Feuerungswand zu pumpen. Das zugeführte Wasser verläßt den Zwischenraum dann wieder über verteilt angeordnete Durchlässe, so daß eine gleichmäßig über den Zwischenraum verteilte Strömung erhalten wird.

Claims

&diams; · Metaal Vries B.V., Zuidlaarderweg 12, 9482 TW TYNAARLO, Niederlande "Boiler" ANSPRÜCHE

1. Boiler zum Erwärmen von Wasser und zum Speichern eines Volumens erwärmten Wassers, versehen mit:

einem Behälter (1) mit einem Innenraum (2) zum Speichern von Wasser und

einem Heizelement (3) mit einer Wand (5), die eine Begrenzung gegenüber dem Innenraum (2) des Behälters (1) bildet, gekennzeichnet durch

eine Abschirmkappe (12) im Behälter (1), die das Heizelement (3) in geringem Abstand davon abschirmt, einen Zwischenraum (13) zwischen der Abschirmkappe (12) und der Wand (5) bestimmt und mit Durchlässen (14, 15) zum Ein- und Auslassen von Wasser in und aus dem genannten Zwischenraum (13) versehen ist, wobei der genannte Zwischenraum (13) über eine Anzahl verteilt angeordneter der genannten Durchlässe (14) direkt mit dem übrigen Innenraum 2 des Behälters (1) in Verbindung steht.

2. Boiler nach Anspruch 1, wobei die genannten, verteilt angeordneten der genannten Durchlässe (14) Einlasse zum

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Zulassen von Wasser zum genannten Zwischenraum (13) bilden und ein anderer, zentraler der genannten Durchlässe (15) eine Abfuhr zum Abführen von Wasser aus dem genannten Zwischenraum (13) bildet.

Boiler nach Anspruch 2, wobei an den genannten zentralen der genannten Durchlässe (15) ein Abzapfkanal (17) zum Abzapfen von Wasser aus dem Behälter (1) anschließt. Boiler nach Anspruch 3, wobei in den genannten Abzapfkanal (17) ein im Behälter (1) liegender Wärmetauscher (19) aufgenommen ist.

Boiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter versehen mit einer in einen Kanal (9) zwischen einem zentralen der genannten Durchlässe (15) und dem Innenraum (2) des Behälters (1) aufgenommenen Pumpe (11). Boiler nach Anspruch 3 oder 4 und nach Anspruch 5, wobei an den genannten Abzapfkanal (17) ein Kurzschlußkanal (20) anschließt, der vom Abzapfkanal (17) mit dem Innenraum (2) des Behälters (1) in Verbindung steht. Boiler nach Anspruch 6, weiter versehen mit einem Zufuhrkanal (9) zum Zuführen von zu erwärmendem Wasser, wobei der Kurzschlußkanal (20) in den Zufuhrkanal (9) mündet und die Pumpe (11) stromabwärts des Anschlusses des Kurzschlußkanals (20) an den Zufuhrkanal (9) aufgenommen ist.

Boiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelement (3) oberhalb eines Wärmetauschers (19) im Behälter (1) liegt.

Boiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wand (5) eine konkave Außenseite (16) hat und einen zentralen Abfuhr- oder Zufuhrdurchlaß (15) in der Abschirmkappe (12) im Abstand von den Rändern der genannten konkaven Außenseite (16), die der genannten konkaven Außenseite (16) gegenüberliegt.