DE3108452C2 - Öl/Gas-Heizkessel - Google Patents

Abstract

Ein Öl/Gas-Heizkessel mit einer unmittelbar in der Wasserkammer angeordneten Brennkammer und einer Vielzahl von Abgasrohren, die durch die Wasserkammer geführt sind und endseitig in ein Kaminabzugsrohr einmünden, soll dahingehend verbessert werden, daß bei geringer Baulänge eine fast vollständige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie ermöglicht wird. Zu diesem Zweck ist die Brennkammer bis auf ihren Boden, welcher der Brenneranschlußseite gegenüberliegt, vollständig geschlossen. Von mehreren Bodenöffnungen ausgehend sind Umlenkrohre mit größerem Querschnitt als die Abgasrohre zu einem die Brennkammer auf der Brenneranschlußseite umgebenden Ringraum geführt, in welchen auch die Abgasrohre einmünden. Dadurch wird erreicht, daß für die Wärmeübertragung drei Bereiche zur Verfügung stehen. Die Abgastemperatur liegt dadurch beim Eintritt in die Abgasrohre schon erheblich niedriger als bei vorbekannten Konstruktionen von Heizkesseln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Öl/Gas-Heizkessel in Dreizugbauweise mit einer unmittelbar im Heizwasserbehälter angeordneten Brennkammer, von deren mit einem VerteilerkegeL versehenen Boden ausgehend mehrere Rauchgasrohre zu einem im Brenneranschlußbereich liegenden Ringraum geführt sind, in den auch eine Vielzahl von weiteren Rauchgasrohren einmündet, wobei die Längsachse von Heizkessel und E. ennkammer vertikal verläuft.

Ein Öl/Gas-Heizkessel der ga^jngsgemäßen Art ist aus dem DE-GM 19 33 283 bekannt mit Ausnahme des Verteilerkegels am Boden der Brennkammer. Derartige Verteilerkegel sind aber beispielsweise aus der DE-OS 15 79 876 oder CH-PS 3 61 904 bekannt.

Beim Gegenstand des DE-GM 19 33 283 erstreckt *o sich die Brennkammer praktisch über die gesamte Länge des Heizkessels. Daraus ergibt sich, daß, wenn der Heizkessel in stehender Bauweise ausgeführt wird, über die gesamte Kesselhöhe ein Wärmeaustausch an den Außenwandungen der Brennkammer stattfinden kann. Dies wiederum bedeutet,- daß das über die Rückiaufleitung in den Heizkessel zurückströmende relativ kalte Wasser bereits an den Außenwandungen der Brennkammer stark aufgeheizt wird, so daß das Temperaturgefälle des im Heizkessel befindlichen Wassers relativ niedrig ist. Da nun eine Wärmeübertragung nur so lange möglich ist, wie zwischen den Rauchgasrohren und dem im Heizkessel befindlichen Wasser ein Temperaturgefälle besteht, können die Rauchgasrohre des dritten Zuges beim Gegenstand nach dem DE-GM 19 33 283 kaum noch Wärme an das im Heizkessel befindliche, durch die Brennkammer schon stark erwärmte Wasser abgeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der gattungsgemäßen Art m> dahingehend zu verbessern, daß eine fast vollständige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I. »5

Beim Gegenstand der Erfindung ist der untere Bereich des Heizkessels ausschließlich von den zum Kaminabzugsrohr hin verlaufenden Rauchgasrohren durchsetzt. Dies bedeutet, daß das über die Rücklaufleitung einströmende relativ kalte Wasser diesen Rauchgasrohren noch erhebliche Wärmemengen entziehen kann. Das Temperaturgefälle zwischen dem unteren und dem oberen Bereich des Heizkessels ist relativ groß, da die Brennkammer nur zu einem geringen Teil in den Heizkessel hineinragt. Das gleiche gilt auch für die den zweiten Zug des Heizkessels bildenden Umlenkrohre.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch die vorteilhafte Konstruktion des Erfindungsgegenstandes die Abgase bis unterhalb ihres Taupunktes abkühlen lassen

Damit ist nicht nur die angestrebte optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie erreicht, sondern es findet sozusagen auch eine Selbstreinigung der den dritten Zug bildenden Rauchgasrohre statt, da deren Innenwandungen von dem sich bildenden und nach unten abfließenden Kondensat praktisch rußfrei gehalten werden.

Da die Kondensierung der Abgase schon im Bereich des Heizkessels herbeigeführt wird, kann auch eine Versottung des Kamins nicht mehr eintreten, die bislang in vielen Fällen hingenommen werden mußte, dann nämlich, wenn die Abgase im Heizkesselbereich so weit heruntergekühlt wurden, daß eine Kondensation im Kamin stattfand.

Für die geschickte Aufteilung der möglichen Wärmeübergangszonen innerhalb des Heizkessels für einen optimalen Wärmeentzug ist im bekannten Stand der Technik kein Vorbijd zu finden.

Bei bekannten Heizkesseln wurde bislang ein shermischer Wirkungsgrad von ca. 90 bis 93% erreicht, bei einem erfindungsgemäßen Heizkessel hingegen liegt der thermische Wirkungsgrad in der Größenordnung von ca. 98%, was durch Messungen belegt wurde.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist Gegenstand eines Unteranspruches.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Heizkessel mit einem konzentrisch angeordneten Brauchwasserbehälter,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils Il in Fig. I, dargestellt ohne Brauchwasserbehälter,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in F ig. 1.

F i g. 4 den oberen Teil des Heizkessels gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 5 den unteren Teil des Heizkessels gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 5.

Der in den Fig. I bis 5 gezeigte Heizkessel 1 weist eine zylindrische Form auf, wobei die Längsachse des zylindrischen Heizkessels in Gebrauchslage vertikal verläuft.

An seiner Oberseite ist der Heizkessel 1 durch einen Deckel 2 verschlossen, wobei der Deckel 2 mit einer zentralen Öffnung 3 versehen ist, durch welche das Vorderteil eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Gas- oder Ölbrenners hindurchgeführt wird. Der Brenner selbst wird am Deckel 2 fest montiert.

Unterhalb des Deckels 2 ist die Brennkammer 4 des Heizkessels 1 angeordnet, die durch ein zylindrisches Rohr 5 mit einem Boden 6 gebildet ist. Bei geschlossenem Deckel 2 und angesetztem Brenner ist die Brennkammer 4 zur Oberseite hin einwandfrei abgedichtet. Die Brennkammer 4 weist lediglich im Bereich des Bodens 6 mehrere Bodenöffnungen 7 auf. Von diesen Bodenöffnungen 7 ausgehend verlaufen

Umlenkrohre 8 zu einem Ringraum 9, der die Brennkammer im oberen Endbereich, also auf der Brenneranschlußseite umschließt.

Die bei der Verbrennung von Gas oder Öl innerhalb der Brennkammer 4 entstehenden Abgase werden somit bodenseitig aus der Brennkammer 4 heraus über die Umlenkrohre 8 in den besagten Ringraum 9 geführt.

Die Brennkammer 4 liegt konzentrisch im Inneren des Heizkessels 1 unmittelbar in dessen Heizwasserbehälter 10, das heißt, daß die Brennkammer 4 vollständig vom zu erhitzenden Wasser umgeben ist Das gleiche gilt für die Umlenkrohre 8.

In den Ringraum 9 mündet eine Vielzahl von Rauchgasrohren 11, so daß die aus der Brennkammer 4 über die Umlenkrohre 8 in den Ringraum 9 geführten Abgase über die Rauchgasrohre 11, die endseitig alle in eine Abgaskammer 12, die mit einem Kaminabzugsrohr 13 verbunden ist, führen, in den Kamin abgeleitet werden können.

Die Rauchgasrohre 11 liegen ebenfalls in dem Heizwasserbehälter 10 des Heizkessels 1 und sind somit allseitig vom zu erhitzenden Wasser umschlossen.

Der Querschnitt der Umienkrohre 8 ist beträchtlich größer als der Querschnitt der Rauchgasrohi eil.

Mit der vorbeschriebenen Konstruktion wird der Vorteil erzielt, daß die durch die Gas- oder Ölverbrennung entstehende Wärme optimal εη das zu erhitzende Wasser abgegeben wird.

Zum einen findet ein Wärmeaustausch im Außenwandungsbereich der Brennkammer 4 selbst statt. Die immer noch eine hohe Temperatur aufweisenden Abgase gelangen zunächst in die Umienkrohre 8, an deren Außenflächen wiederum eine gute Wärmeabgabe an das zu erhitzende Wasser stattfindet Beim Eintritt in den Ringraum 9 und anschließend in die Rauchgasrohre π 11 sind die Abgase schon verhältnismäßig stark abgekühlt, so daß die noch vorhandene Wärmemenge beim Durchlaufen der Rauchgasrohre 11 weitgehend abgegeben werden kann. Dabei ist die erforderliche Gesamtbauhöhe des Heizkessels 1 relativ gering.

Um zu erreichen, daß die Abgase strömungstechnisch günstig in nie Umlenkrohre 8 eingeleitet werden, ist innerhalb der Brennkammer 4 am Boden 6 ein Verteilerkegel 14 vorgesehen, um dessen Grundfläche herum die Bodenöffnungen 7 verteilt sind. -n

Der Heizkessel 1 ist im unteren Bereich mit einem Rücklaufanschluß 15 und im oberen Bereich mit einem Vorlaufanschluß 16 versehen. Aufgrund der bestehenden Anordnung des zylindrischen Heizkessels 1 mit unten liegendem Rücklaufanschluß 15 und oöen liegendem Vorlaufanschluß 16 ergeben sich beim Betrieb günstige Strömungsverhältnisse bei der Umwälzung des zu erhitzenden Wassers innerhalb des Heizwasserbehälters 10.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Heizkessel nur im Boden- und Deckelbereich isoliert, manteiseitig ist auf eine Isolierung verzichtet worden, da um den Heizkessel 1 herum ein ringförmiger Brauchwasserbehälter 17 angeordnet ist Dieser Brauchwasserbehälter 17, in dem Brauchwasser erhitzt wird, ist im Bereich von Rücklauf- und Vorlaufanschluß 15 bzw. 16 mit durch Rohrstutzen 18 gebildeten Durchstecköffnungen versehen, so daß der ungehinderte Zugang zum Rücklauf- und Vorlaufanschluß 15 bzw. 16 gegeben ist

Der Brauchwasserbehälter 17 titzt auf einem am Heizkessel 1 befestigten Stützring 19 auf.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellt der Brauchwasserbehälter 17 ein in sie' komplettes Bauteil dar, das heißt, der Hohlraum des B.-aucbwasserbehäiters 17 wird durch vom Heizkessel 1 unabhängige Wandungsteile begrenzt. Es ist aber auch möglich, die Außenwand des Heizkessels 1 gleichzeitig als innenwand des Brauchwasserbehälters zu benutzen. Voraussetzung dafür ist natürlich, daß ein Material verwendet wird, welches unbedenklich mit Brauchwasser in Berührung kommen darf.

Sofern der Heizkessel 1 nicht mit einem umschließenden Brauchwasserbehälter 17 ausgestattet werden soll, ist es natürlich erforderlich, auch die Mantelfläche des Heizkessels 1 zu isolieren.

Wie F i g. 1 sehr deutlich zeigt, beträgt die Länge der Brennkammer 4 nur einen geringen Teil der Gesamthöhe des Heizkessels 1, das heißt, der untere Bereich des Heizkessels 1 wird im Bereich seines Heizwasserbehälters 10 nur noch von relativ kleinen Rauchgasrohren 11 durchtreten.

Der in den Zeichnungen dargestellte und vorstehend ausführlich beschriebene Heizkessel 1 ermöglicht eine nahezu vollständige Ausnutzung der durch die Verbrennung von Gas oder öl entstehenden Wärme bei verhältnismäßig kleinen äußeren Abmessungen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. ÖI/Gas-Heizkessel in Dreizugbauweise mit einer L-nmittelbar im Heizwasserbehälter angeordneten Brennkammer, von deren mit einem Verteilerkegel versehenen Boden ausgehend mehrere Rauchgasrohre zu einem im Brenneranschlußbereich liegenden Ringraum geführt sind, in den auch eine Vielzahl von weiteren Rauchgasrohren einmündet, wobei die Längsachse von Heizkessel und Brennkammer vertikal verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Brennkammer (4) einen geringen Teil der Gesamthöhe des Heizkessels (1) beträgt, und daß die vom Bodenbereich der Brennkammer (4) ausgehenden Rauchgasrohre als Umlenkrohre (8) ausgebildet sind.

2. Öl/Gas-Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasrohre (11) gemeinsam in eine Rauchgassammeikammer (12), die ihrerseits mit einem Kaminabzugsrohr (13) verbunden ist, einmünden.