DE3100252A1

DE3100252A1 - Einrichtung zur abfuhr von waerme aus einem heizkessel

Info

Publication number: DE3100252A1
Application number: DE19813100252
Authority: DE
Inventors: Alois 6380 St. Johann Tirol Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Id-Energiesysteme Gesmbh Matrei At
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1981-11-19
Also published as: FR2476280A1; FR2476280B3; ATA93580A; DE3100252C2; CH653761A5; IT8184107A0; IT1147284B; AT371240B

Description

DORNBR Λ HUPNAGIEL PATENTANWALT«

L»*DWMH«STW. S7 COOO MONCHBN*

München, den 5· Januar I98I Anwaltsaktenz.: 172 - Pat.

Alois Schwarz, Salzburger Straße 26, A 638Ο St. Johann in Tirol, Osterreich

Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel.

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel, die mit Anschlüssen für den Zufluß von kaltem Wasser und für den Abfluß von erhitztem Wasser ausgebildet ist.

Bekannte Heizkessel für die Erhitzung von Wasser zur Speisung von Zentralheizungsanlagen sind mit einem Wärmefühler ausgebildet, durch den der Brennermotor, der mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird, in Abhängigkeit von der im Kessel herrschenden Temperatur gesteuert wird. Sobald die Temperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Wert von z.B. 9O⁰C erreicht hat und demnach eine weitere Erhitzung des im Heizkessel befindlichen Wassers vermieden werden soll, wird der Brennermotor abgeschaltet. Dies ist deshalb erforderlich, weil bei einem weiteren Anstieg der Temperatur des im Heizkessel befindlichen Wassers durch den auftretenden Dampfdruck eine Beschädigung oder Zerstörung des Kessels verursacht werden¹könnte»

Da bei mit festen Brennstoffen, wie Koks, Kohle oder Holz, befeuerten Heizkesseln kein Brennermotor vorgesehen ist und •demnach eine solche Steuerung nicht möglich ist, besteht die Forderung, andere Maßnahmen vorzusehen, aufgrund welcher eine Zerstörung des Heizkessels infolge zu hoher Temperatur verhindert werden kann. Diese Maßnahmen bestehen z.B. darin, daß

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die Anlagen als sogenannte offene Anlagen gebaut werden. Dies sind Anlagen, die mittels einer Sicherheitsausdehnungsleitung und eines hochliegenden Ausdehnungsgefäßes eine offene Verbindung mit der Atmosphäre aufweisen. Derartige Anlagen sind jedoch von dor Konstruktion her sehr aufwendig.

Um den hiefür erforderlichen Aufwand zu vermeiden,ist es auch bekannt geworden, in Heizkesseln, die mit festen Brennstoffen befeuert werden, gesonderte Rohrleitungen vorzusehen, durch die im Falle, daß die Wassertemperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, kaltes Wasser eingeleitet und durch die Erwärmung dieses Wassers, das abgeführt wird, die erforderliche Herabsetzung der Kesseltemperatur bewirkt wird. Dies erfolgt durch Steuerung eines im Kessel vorgesehenen Thermostaten.

Derartige gesonderte Rohrleitungen können jedoch nur in aus Stahlblech gefertigten Heizkesseln angeordnet werden, da nur in diesen der für die Aufnahme derselben benötigte Platz vorhander, ist. Bei aus Gußeisen gefertigten Heizkesseln, deren Glieder sehr starkwandig ausgebildet sind und bei denen der Wasserraum relativ klein ist, können solche bekannten Rohrleitungen infolge der Tatsache, daß der hiefür benötigte Platz nicht zur Verfügung steht, hingegen nicht eingesetzt werden.

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Um dennoch auch bei aus Gußeisen gefertigten Heizkesseln bekannte Rohrleitungen vorsehen zu können, ist es weiters auch bekannt geworden, diese Heizkessel mit einem gesonderten Glied mit einem Raum zur Aufnahme einer Rohrleitung auszurüsten. Dies erfordert jedoch - wie vorstehend erwähnt die Anordnung eines gesonderten Gliedes, welches bei Kesseln, die neu gefertigt werden, vorgesehen werden kann, wenngleich dies jedoch aufwendig ist. Zudem ist die Herstellung von derartigen, z.B. aus Kupfer gefertigten Rohren sehr teuer. Schließlich erfolgt eine Wärmeabfuhr nur aus demjenigen Bereich des Heizkessel, der an dieses zusätzliche Glied anschließt.

Bei schon hergestellten bzw. schon im Betrieb befindlichen Kesseln ist jedoch die Ausrüstung derselben mit einem gesonderten Glied zur Aufnahme von Rohrleitungen aus wirtschaftlichen und organisatorischen Gründen nahezu ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel zu schaffen, welche so kleine Abmessungen aufweist, daß sie in beliebige herkömmliche Heizkessel - ungeachtet dessen, ob diese aus Gußeisen oder aus Stahlblech gefertigt sind- eingesetzt werden kann.

Dioä wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß zwei ineinander angeordnete Rohre vorgesehen sind, wobei der Innenraum des inneren

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Rohres an einem Ende zu einem ersten Anschluß führt und am anderen Ende in den zwischen den beiden Rohren gebildeten Ringraum mündet, der an dem der Mündung gegenüberliegenden Ende zum zweiten Anschluß führt.

Vorzugsweise ist im Ringraum eine wendelförmig verlaufende Schikane angeordnet. Weiters ist vorzugsweise das äußere Rohr an seinem Außenmantel mit längsverlaufenden bzw. umlaufenden Rippen ausgebildet.

Nach einem bevorzugten Merkmal ist das äußere Rohr mit einem querstehenden Flansch ausgebildet, mittels dessen die Einrichtung an einem Heizkessel befestigt werden kann. An den Plansch kann ein Rohrstutzen anschließen, der seitlich von Rohrstutzen, die die Anschlüsse zu den Kanälen bilden, durchsetzt ist.

Vorzugsweise ist weiters im Bereich der Mündung des Innenraumes des inneren Rohres in den Ringraum ein Ventil vorgesehen, das z.B. als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist. Dieses Ventil kann mittels eines an dem den Anschlüssen abgewandten Ende des äußeren Rohres angeordneten Thermoelementes steuerbar sein. Das Thermoelement kann gegenüber dem Ventil thermisch isoliert sein. Die thermische Isolierung kann durch einen Kolben, der innerhalb des äußeren Rohres verstellbar ist, gebildet sein.

Schließlich kann an dem dem Anschluß abgewandten Ende des äußeren Rohres eine Schraube zur Einstellung des Thermoelementes vorgesehen sein.

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- _r.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l einen Heizkessel in schematischer Darstellung zur Erläuterung, an welchen Stellen eine erfindungsgemäße Einrichtung in einen Heizkessel eingebaut werden kann,

Fig.2 eine erfindungsgemäße Einrichtung in axialem Längsschnitt,

Fig.3 ein Detail der erfindungsgemäßen Einrichtung in gegenüber Fig.2 etwas veränderter Ausführungsform und

Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3-

In Fig.l ist ein herkömmlicher Heizkessel 1 dargestellt. Ein solcher weist Üblicherweise einen unteren Verteilerkanal 2 und einen oberen Sammelkanal J5 zur Speisung der Glieder des Heizkessel 1 mit kaltem Wasser bzw, zur Abfuhr des im Heizkessel erwärmten Wassers auf. Aufgrund der besonderen Ausbildung einer erfindungsgemäßen Einrichtung kann diese so klein ausgeführt werden, daß sie in einen dieser beiden Kanäle, vorzugsweise in den Sammelkanal für das heiße Wasser, oder in deren beide eingesetzt werden kann. Sie kann sich dabei über nahezu die gesamte Länge des betreffenden Kanäle erstrecken. Durch eine derartige Anordnung kann aus einem Heizkessel aus zwei diametral gegenüber liegenden Bereichen überschüssige Wärme abgeführt werden.

We aus Fig.2 ersichtlich ist, besteht eine erfindungsgemäße Einrichtung aus einem zylindrischen Rohr 10, dessen Außen-

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J-

durchmesser etwa halb so groß ist wie der Innendurchmesser der Kanäle 2 bzw. 3 des Heizkessels 1. Mit dem Rohr 10 ist ein Rohrstuzen 11 verbunden, der den Vorlauf für die Heizanlage bildet und ist weiters ein Flansch 12 verbunden, mittels dessen die erfindungsgemäße Einrichtung, nachdem sie in mindestens einen Kanal 2, 3 des Heizkessels 1 eingesetzt wurde, an diesem befestigt werden kann.

Innerhalb des Rohres 10 befindet sich ein weiteres Rohr 15, das über einen Anschlußstutzen 16 seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinaur,-reführt ist. Ebenso ist der außerhalb des Rohres 15 u^v.d innerhalb des Rohres 10 liegende Ringraum 13 über einen Kanal V\ seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinausgeführt.

.In dem auf der anderen Seite des Rohrstutzens 11 liegenden abgeschlossenen Ende des Rohres 10 ist ein Thermoelement 20 angeordnet. Weiters ist das im Rohr 10 befindliche Ende des inneren Rohres 15 mit einem Ventil 17 ausgebildet, das mittels eines Ventilstößels 18 über einen im Rohr 10 verschiebbaren Kolben 19 von einem Stößel 21 des Thermoelementes 20 betätigbar ist. In dem zwischen den Rohren 10 und 15 verbleibendem Ringraum 13 ist weiters mindestens eine wendeiförmige Schikane 2k vorgesehen.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Wie dies verstehend schon erwähnt wurde, wird eine derartige

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■ /to-

Einrichtung in den Sammelkanal 3 oder in diesen und in den Verteilerkanal 2 eines Heizkessels 1 eingesetzt und wird sie am Kessel 1 befestigt. Der Rohrstutzen 16 wird an eine Kaltwasserleitung angeschlossen und der Kanal IiI wird an den Ablauf angeschlossen.

Sobald während des Betriebes des Heizkessels 1 in diesem ein Temperaturwert von z.B. 95⁰C erreicht wird, spricht das Thermoelement 20 an und verstellt dieses über den Stößel 21, den Kolben 19 und die Ventilstange 18 das Ventil 17 in dessen Offenstellung. Hierdurch tritt das im Innenraum 13^f des Rohres befindliche Kaltwasser in den Innenraum des Rohres 10 Über und strömt' es aufgrund des Wasserdruckes durch den zwischen den Rohre 10 und 15 gebildeten Ringraum 13 hindurch. Aufgrund des relativ geringen Querschnittes des Ringraumes 13 bildet sich eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit aus, die eine intensive Kühlung des Rohres 10 bewirkt. Hierdurch wird so lange die im Kessel 1 befindliche Übertemperatur abgeführt wird, bis infolge des Absinkens der Temperatur unter die genannten 95°C das Thermoelement 20 das Ventil 17 wieder in seine Schließstellung überführt und dadurch eine weitere Wasserströmung unterbindet.

Durch die im Ringraum 13 angeordneten wendeiförmigen Schikanen ?A erhält das durch den Ringraum 13 hindurchströmende Wasser einen Drall, wodurch es gemischt und infolge der Zentrifugal-

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-Jd-

kraft an die Innenwandung des Rohres 10 angepreßt wird, wodurch die Wärmeabfuhr verbessert wird.

Das Thermoelement 20 stellt einen handelsüblichen Bauteil dar, der z.B. in der Autoindustrie verwendet wird. Es kann entweder flüssigkeitsgesteuert sein oder ein Bimetall enthalten. Mittels einer an der Stirnfläche des Rohres 10 vorgesehenen Schraube 22 kann die erforderliche Einstellung des Thermoelementes 20 erfolgen.

Die Punktion des Kolbens 19 liegt darin, den Zustrom von kaltem Wasser zum Thermoelement 20 zu verhindern, da dieses ansonsten ungeachtet der im Kessel herrschenden Wassertemperatur ein Schließen des Ventiles 17 bewirken würde. Anstelle dieses Kolbens können auch andere geeignete Abschirmungen vorgesehen sein, solange gewährleistet ist, daß das Thermoelement gegenüber dem zuströmenden kalten Wasser thermisch hinreichend isoliert ist. Vorzugsweise ist der Ventilstößel 18 von einer Rückholfeder 25 umgeben. Diese Feder 25 stellt insoferne eine zusätzliche Sicherung gegen einen nicht erforderlichen Zustrom von kaltem V/asser dar, da das Ventil 17 schon aufgrund des im Rohr 15 herrschenden Wasserdruckes in seine Schließstellung gebracht wird bzw. es vom Thermoelement 20 dem Wasserdruck entgegen in seine Offenstellung gesteuert werden muß.

Zur Verbesserung der Wärmeaufnahme durch das Rohr 10 kann dieses an seiner Außenseite mit Profilierungen, wie z.B. längsverlaufender oder ringsumlaufenden Rippen, ausgebildet sein. Die Rohre und 15 können aus Kupfer, aus Aluminium oder aus Stahl gefertigt

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Anstelle des in Fig.2 dargestellten Tellerventiles 17 kann auch ein in Fig.3 dargestelltes Kolbenventil vorgesehen sein. Bei diesem Ventil ist der Kolben 30 z.B. flach ausgebildet und mit einem sich erweiternden Schlitz 31 ausgebildet, über den bei Verstellung des Kolbens 30 Wasser aus dem Rohr 15 abströmen kann. Dabei wird der Zustrom von kaltem Wasser über den Schlitz 31 des Kolbens 30 in den Ringraum 13 in Abhängigkeit davon geregelt, inwieweit der Kolben 30 in das Rohr 15 eingeschoben ist und wie groß demnach der freigegebenen Durchlaßquerschnitt des Schlitzes 31 ist.

Aufgrund des vorbeschriebenen Aufbaues einer erfindungsgemäßen Einrichtung ermöglicht diese auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen eine hinreichende Abfuhr von Wärme, um einen Anstieg der Temperatur im Heizkessel auf über ca. 115 C ausschließen zu können. Infolge der gedrungenen Bauweise kann eine solche Einrichtung in den Verteiler- oder in den Sammelkanal von Heizkesseln, insbesondere auch solche, die aus Gußeisen gefertigt sind, eingesetzt werden, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen.

Es kann somit davon abgesehen werden, für Heizkessel mit Befeuerung durch festen Brennstoff offene Anlagen zu errichten bzw. solche Heizkessel mit zusätzlichen Gliedern zur Aufnahme von herkömmlichen Rohrleitungen auszustatten.

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1 Heizkessel

2 Verteilerkanal

3 Sanmlerkanal

10 Rohr

11 Rohrstutzen

12 Flansch

13 Ringrautn 13' Innenraum

14 Kanal

15 Rohr

16 Anschlußstutzen

17 Ventil

18 Ventilstößel

19 Kolben

20 Thermoelement

21 Stößel

22 Schraube 2k Schikane

25 Rückholfeder

30 Kolben

31 Schlitz

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

f1.)Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel, die mit Anschlüssen für den Zufluß von kaltem Wasser und für den Abfluß von warmem Wasser ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ineinander angeordnete Rohre (10, 15) vorgesehen sind, wobei der Innenraum (13¹) des inneren Rohres (15) an einem Ende zu einem ersten Anschluß (lU) führt und am anderen Ende in den zwischen den beiden Rohren (10, 15) gebildeten Ringraum (13) mündet, der an dem der Mündung gegenüberliegenden Ende zum zweiten Anschluß (l6) führt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rinfcraum (13) eine wendelförmig verlaufende Schikane (24) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (10) an seinem Außenmantel mit längsverlaufenden bzw. umlaufenden Rippen ausgebildet ist.

'4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (10) mit einem qerstehenden Flansch (12) zu dessen Befestigung an einem Heizkessel (1) ausgebildet ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

an den Flansch (12) ein Rohrstutzen (11) anschließt, der seitlich von Rohrstutzen (14, 16), die die Anschlüsse zu den Kanälen bilden, durchsetzt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mündung des Innenraumes (13') des inneren Rohres (15) in den Ringraum (13) ein Ventil (17) vorgesehen ist, das vorzugsweise als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist.

7.. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Anschlüssen (14, 16) abgewandten Ende des äußeren Rohres (10) ein Thermoelement (20) vorgesehen ist, durch das das Ventil (17) steuerbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (20) gegenüber dem Ventil (17) thermisch isoliert

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung durch einen Kolben (19) yäer innerhalb des äußeren Rohres (10) verstellbar ist, gebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Anschluß abgewandten Ende des äußeren Rohres (10) eine Schraube (22) zur Einstellung des Thermoelementes (20) vorgesehen ist.

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