DE29804815U1 - Heizeinrichtung mit einem wassergekühlten Brenner - Google Patents

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 1654

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Kühlschlangen von gekühlten Brennern neigen unter ungünstigen Betriebsbedingungen zum Verstopfen. In einer Heizungsanlage umgewälzter Heizwasserschlamm, bestehend aus Schmutz und Korrosionspartikeln, wird durch die Heizwasserrohre beziehungsweise die Vorlauf- und Rücklaufleitung transportiert. Wird bei Befüllung einer Heizungsanlage Wasser mit mittlerer bis hoher Härte verwendet, das eine relative hohe gelöste Kalkmenge enthält, kann diese als Ca(HCO3)2 in Lösung vorliegende Menge bei Kontakt mit heißen Flächen ausfällen und sich dort absetzen. Zudem kann das ausgefällte CaCOß zusammen mit eingespülten Schmutz- und Korrosionspartikeln zu festen Schichten verbacken. Hauptsächlich davon betroffen ist in erster Linie der Primär-Wärmetauscher, der thermisch sehr hoch belastet ist.

Die im Primär-Wärmetauscher gebildeten Schichten platzen in Form kleiner Magnetit-Plättchen aufgrund thermischer Wechselbeanspruchungen mit der Zeit ab und werden über den Heizungsvorlauf in die Heizungsanlage gespült, in der sie sich zum Teil in Raumheizkörpern ablagern, zum Teil aber auch über den Heizungsrücklauf wieder in den Wasserheizer gespült werden.

Werden diese Magnetit-Plättchen in die Brenner-Kühischlange eingespült, so versperren sie einen großen Teil des ohnehin engen Querschnittes der Kühlschlange. Durch die Erhöhung

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des Strömungswiderstandes verringert sich die Durchströmung der Brennerkühlschlange, wodurch sich aufgrund gleicher rauchgasseitiger Wärmebeaufschlagung zwangsläufig die thermische Beanspruchung und damit die Rohrwandtemperatur erhöht. Aufgrund der erhöhten Rohrwandtemperatur fällt vermehrt Kalk in der Brenner-Kühlschlange aus, der zusammen mit im Heizwasser mitgeführten Schmutz- und Korrosionspartikeln bevorzugt in der Nähe der Magnetit-Plättchen zu einer festen Masse verbacken und schließlich zum Verstopfen der Brenner-Kühlschlange führen kann.

Für den Benutzer macht sich der Schaden durch Siedegeräusche und schließlich durch thermische Verformung oder Ausglühen der Brenner-Kühlschlange bemerkbar. Außerdem kann es durch die verminderte Kühlung zu einem Rückschlagen des Brenners kommen.

Bisher wurde als Gegenmaßnahme ein feinmaschiges Sieb im Heizungsrücklauf vorgeschlagen, um die Einspülung von größeren Schmutzpartikeln und von den aus dem Primär-Wärmetauscher abgeplatzten Magnetit-Plättchen zu verhindern.

Weiter ist bekannt, daß vor einer Befüllung einer Heizungsanlage eine Entkalkung des Heizwassers, zum Beispiel mittels Ionenaustauscher, eine günstige Wirkung zeigt, die zwar Schmutz- und Korrosionspartikel in der Heizungsanlage nicht beeinflußt, aber den Kalkanteil deutlich reduziert und damit ein Verbacken der Partikel weitgehend verhindert.

Um die Kalkausfällung zu reduzieren, kann dem Heizwasser ein Inhibitor zugesetzt werden, der das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht beeinflußt.

Mit Hilfe des im Rücklauf angeordneten Siebes wird zwar die Einspülung von Schmutz und Magnetit-Plättchen in das Heizgerät weitgehend verhindert, es kann aber auch nach einiger Zeit zu Funktionsstörungen durch Verstopfen des Siebes kommen, wobei zuerst die Umlaufwassermenge aufgrund des erhöhten Strömungswiderstandes reduziert wird, was zur Folge hat, daß bei knapp dimensionierten Heizungsanlagen bei Betrieb mit hohen Vorlauf-

temperaturen nicht mehr genügend Heizleistung übertragen werden kann. Zudem kann es zu Siedegeräuschen im Primär-Wärmetauscher kommen. Bei verschlossenem Sieb wird der Heizwasserumlauf blockiert, es kann zu starken Siedegeräuschen sowie Dampfschlägen kommen, das Gerät schaltet verriegelnd ab. Um diese Funktionsnachteile zu vermeiden, muß das Sieb regelmäßig gesäubert werden, was mit einem entsprechend hohen Aufwand verbunden ist.

Die Entkalkung des Heizungswassers vor der Befüllung einer Anlage bedeutet ebenfalls einen erhöhten Aufwand, der dem Handwerker vor Ort nicht ohne weiteres zugemutet werden kann. Eine generelle Vorgabe, zum Beispiel in allen Regionen mit kalkhaltigem Wasser vor der Befüllung die Entkalkung durchzuführen, bedingt einen sehr hohen Aufwand. Zudem wird in einem solchen Fall ein großer Teil von Geräten vor Kalkausfällung geschützt, bei denen auch ohne Entkalkung keine Funktionsprobleme auftreten würden.

Die Verwendung eines Inhibitors im Heizungswasser bringt wieder Probleme bei der Funktionssicherheit und kann eventuell zu Schäden am Gerät führen. Der Inhibitor wird dem Heizwasser in einem bestimmten Verhältnis, zum Beispiel 1%, zugemischt und hat nur bei diesem Mischungsverhältnis die gewünschte Wirkung. Ist das Mischungsverhältnis zu gering, ist die Wirkung des Inhibitors reduziert, ist das Mischungsverhältnis zu hoch, ist die Wirkung ebenfalls reduziert. Außerdem können Gummimembranen vom Inhibitor angegriffen werden, und es können Schäden an der Umwälzpumpe aufgrund der höheren Zähigkeit des Heizungswassers auftreten. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Inhibitoren die Ausfällung von Kalk lediglich bis Vorlauftemperaturen von etwa 70⁰C verhindert werden. In der Praxis treten aber durchaus höhere Temperaturen auf, beispielsweise bei Brauchwasserzapfung oder bei knapp dimensionierten Heizungsanlagen. Da die Wirkung des Inhibitors eingeschränkt ist und Funktionsprobleme bei ungenauer Dosierung des Inhibitors zu erwarten sind, kann diese Lösung ebenfalls kaum akzeptiert werden.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der ein sicherer Betrieb der Brenner-Kühlschlange gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen können die eingespülten Schmutzpartikel und Magnetit-Plättchen vor dem Eintritt in die empfindliche Brenner-Kühlschlange aufgefangen werden, wobei lediglich das in die Brenner-Kühlschlange eintretende Heizwasser gesiebt wird, wodurch eine stärkere Beeinflussung des gesamten Kreislaufs vermieden wird.

Dadurch kann zum einen eine Verstopfung der Brenner-Kühlschlange verhindert werden.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird erreicht, daß bei vollständigem Zusetzen des Siebes des Siebelementes Wasser über die Zwangsleckage um das Sieb strömen kann und eine Versorgung der Brenner-Kühlschlange sichergestellt bleibt. Dabei kann das Zusetzen des Siebes erst nach geraumer Zeit erfolgen, da das vorgeschlagene Siebelement einen erheblichen Speicherraum aufweist und lediglich das zum Einlaß der Brenner-Kühlschlange gespülte Heizwasser gesiebt wird, nicht aber das gesamte durch die Heizeinrichtung transportierte Heizwasser.

Funktionstechnische Nachteile für den Brenner können sich erst dann ergeben, wenn das Siebelement so weit verstopft ist, daß auch über den Ringraum kein genügend großer Durchfluß erzielt werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung,

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Fig. 2 schematisch eine teilweise geschnittene Ansicht eines Siebelementes und

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Siebelement.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

Bei der Heizeinrichtung gemäß der Fig. 1 ist ein Primär-Wärmetauscher 1 an eine Vorlaufleitung 2 und an eine Rücklaufleitung 3 angeschlossen. In der Rücklaufleitung 3 ist eine Umwälzpumpe 4 angeordnet.

Weiter ist, in Strömungsrichtung des Heizwassers gesehen, vor der Umwälzpumpe 4 ein Vorrang-Schaltventil 5 angeordnet, an dem außer der Rücklaufleitung 3 und einer Heizungs-Rücklaufleitung 6 eine Bypaßleitung 7 angeschlossen ist.

In der Bypaßleitung 7, die auch an der Vorlaufleitung 2 angeschlossen ist, ist ein Sekundär-Wärmetauscher 8 angeordnet, der zum Beispiel zur Bereitung von Brauchwasser vorgesehen ist.

Zur Umwälzpumpe 4 ist eine Brenner-Kühlschlange 9 hydraulisch parallel geschaltet. Dabei ist der Einlaß 10 der Brenner-Kühlschlange 9 über ein Siebelement 11 mit der Druckseite der Umwälzpumpe 4 verbunden. Der Auslaß 12 der Brenner-Kühlschlange 9 ist mit der Saugseite der Umwälzpumpe 4 verbunden.

Beim Betrieb der Heizeinrichtung wird der Primär-Wärmetauscher 1 von heißen Abgasen eines nicht dargestellten Brenners beaufschlagt, der seinerseits von der Kühlschlange 9 gekühlt ist. Dabei sorgt die Umwälzpumpe 4 für die Umwälzung des Heizwassers. Dieses strömt über die Vorlaufleitung 2 je nach Schaltzustand des Vorrang-Schaltventiles 5 entweder zu einer nicht dargestellten Heizkörperanordnung oder über die Bypaßleitung 7 zum Sekundär-Wärmetauscher 8, der zum Beispiel zur Erwärmung von Brauchwasser dient.

Das Heizwasser strömt über die Heizungsrücklaufleitung 6 und die Rücklaufleitung 3 zur Umwälzpumpe 4 und zum Primär-Wärmetauscher 1 zurück.

Dabei strömt ein Teil des über die Heizkörperanordnung oder vom Sekundär-Wärmetauscher 8 abgekühlten Heizwassers über das Siebelement 11 zum Einlaß 10 der Brenner-Kühlschlange 9, deren Auslaß 12 mit der Saugseite der Umwälzpumpe 4 verbunden ist. Dadurch wird der Brenner entsprechend gekühlt.

Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Siebelementes 11. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Rohr 13, das an beiden Stirnseiten mit Stirnwänden 14 abgeschlossen ist. Dabei sind in den Stirnwänden 14 im wesentlichen zentral angeordnete Anschlüsse 15, 16 angeordnet, wobei der Anschluß 15 mit der Druckseite der Umwälzpumpe 4 und der Anschluß 16 mit dem Einlaß 10 der Brenner-Kühlschlange 9 verbunden ist.

Dabei wird lediglich das in die Brenner-Kühlschlange 9 einströmende Heizwasser gesiebt, wogegen das im übrigen Kreislauf strömende Wasser nicht gesiebt wird und sich daher auch kein Problem hinsichtlich des Zusetzens des Siebes ergibt.

Im Inneren des Rohres 13 ist ein zylindrisches Sieb 17 über Abstandhalter 18, 19 koaxial gehalten. Der Abstandhalter 19 ist gegen den Anschluß 16 mit einem Abschlußdeckel 20 verschlossen, während der Abstandhalter 18 eine zentrale Einströmöffnung 24 aufweist.

Zwischen Armen 21 des Abstandhalters 18 verbleiben relativ enge Spalten 22, durch die hindurch Heizwasser im Falle eines weitgehend zugesetzten Siebes 17 hindurchströmen und in den Ringspalt 23 zwischen der Innenwand des Rohres 13 und dem Sieb 17 eintreten kann. Zwischen den Armen 21 des zweiten Abstandhalters 19 kann das Heizwasser aus dem Ringraum 23 zum Anschluß 16 strömen.

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Im Normalfall strömt Heizwasser über den Anschluß 15 in das Rohr 13 und über die zentrale Öffnung 24 des Abstandhalters 18 in das Innere des Siebes 17 ein. Nach dem Durchsetzen des Siebes 17 strömt das Heizwasser zwischen den Armen des Abstandhalters 19 hindurch und über den Anschluß 16 zur Brenner-Kühlschlange 9 ab.

Das Sieb 17 liegt hydraulisch unmittelbar stromauf der Kühlschlange 9, das heißt, zwischen Sieb 17 und Kühlschlange 9 befinden sich keine weiteren Elemente außer dem Verbindungsrohr
16, das aber so kurz wie baulich möglich gestaltet ist.

Claims (1)

17.03.

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 1654

ANSPRÜCHE

Heizeinrichtung mit einem wassergekühlten Brenner und einem Primär-Wärmetauscher (1), der über eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung (2, 3) mit einem Wärmeverbraucher verbunden ist, wobei in einer dieser beiden Leitungen (2, 3) eine Umwälzpumpe (4) angeordnet ist, deren Saug- und Druckseite mit dem Einlaß (10) und dem Auslaß (12) der Kühlschlange (9) des Brenners verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschlange (9) unmittelbar einlaufseitig ein Siebelement (11) vorgeschaltet ist.

Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebelement (11) im wesentlichen durch ein Rohrstück (13) gebildet ist, in dem ein im wesentlichen zylindrisches Sieb (17) mittels Abstandhalter (18,19) gehalten ist, zwischen denen an der einem Einlaß (15) des Rohres (13) zugekehrten Seite nur relativ kleine Durchtnttsquerschnitte vorgesehen sind und das Sieb (17) an der einem Auslaß (16) des Rohres (13) zugekehrten Stirnseite abgeschlossen ist, wobei ein Ringspalt (23) zwischen der Innenwand des Rohres (13) und dem Sieb (17) als Zwangsleckage vorgesehen ist.