DE3329777C2 - - Google Patents
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- DE3329777C2 DE3329777C2 DE19833329777 DE3329777A DE3329777C2 DE 3329777 C2 DE3329777 C2 DE 3329777C2 DE 19833329777 DE19833329777 DE 19833329777 DE 3329777 A DE3329777 A DE 3329777A DE 3329777 C2 DE3329777 C2 DE 3329777C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
- F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
- F24H1/263—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body with a dry-wall combustion chamber
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/001—Guiding means
- F24H9/0015—Guiding means in water channels
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Description
Die Erfindung betrifft einen Niedertemperatur-Heizkessel
für flüssige und gasförmige Brennstoffe, mit einem zylin
drischen Umlenk-Brennkammerrohr und einem dieses konzen
trisch umgebenden Wassermantel, dessen Innenwand das Umlenk-
Brennkammerrohr zur Bildung von Heizgaszügen mit Abstand
umgibt, wobei der Wassermantel durch eine im wesentlichen
zylindrische, zur Innenwand konzentrische Zwischenwand
in einen inneren und einen äußeren Wasserring unterteilt
ist, der Kesselrücklaufstutzen in den äußeren Wasserring
und der Kesselvorlaufstutzen in den inneren Wasserring
mündet und die Zwischenwand mindestens eine in Abstand
von Kesselrücklauf- und Kesselvorlaufstutzen angeordnete
Durchlauföffnung aufweist.
Um Energie zu sparen, werden Heizkessel mit gleitender
Temperatur betrieben, d. h. die Kesseltemperatur kann gleich
der tatsächlichen Bedarfstemperatur sein. Bei derartigen
Heizkesseln für Niedertemperaturbetrieb mit Nachtabschal
tung und/oder Sommer-Sparschaltung wird der Heizkessel
vielfach unter dem Taupunkt der Rauchgase betrieben. Hier
bei fällt mehr oder weniger schädliches Kondensat an,
welches in Verbindung mit Schwefel zu Korrosionserscheinun
gen führen kann.
Bei einem
Heizkessel gemäß der DE-OS 32 17 355 ist die Achse der
Umlenk-Brennkammer horizontal angeordnet, wobei im oberen
Bereich der Zwischenwand eine einzige Durchlaßöffnung vor
gesehen ist. Dadurch, daß das Rücklaufwasser zunächst in
den äußeren Wasserring geleitet wird, kann es sich an der
durch den inneren Wasserring erwärmten Zwischenwand etwas
erwärmen und strömt dann erst durch die Durchlaßöffnung
in den inneren Wasserring. Hierdurch soll eine zu starke
Abkühlung der Innenwand des Wassermantels und damit eine
Kondensatbildung vermieden werden.
Zur Vermeidung von durch Kondensat bedingten Korrosionser
scheinungen ist ferner aus dem DE-GM 79 16 263 ein Heizkessel bekannt
mit einem zylindrischen Brennkammerrohr und
einem dieses konzentrisch umgebenden Wassermantel, dessen
Innenwand zum Brennkammerrohr gerichtete, in Achsrichtung
verlaufende Innenrippen aufweist, durch welche zwischen
dem Brennkammerrohr und der Innenwand Heizgaszüge gebildet
sind. Durch besondere Ausgestaltung und Anordnung der
Innenrippen soll das anfallende Kondensat sofort verdampft
und mit den Rauchgasen in den Schornstein abgeführt werden.
Das Rauchgas kann aber bei einer bestimmten Temperatur
auch nur eine bestimmte Wassermenge aufnehmen, was bedeu
tet, daß je nach Unterschreitung des Taupunktes die Abgas
temperatur entsprechend hoch sein muß, oder daß bei einer
niederen Abgastemperatur die Absenkung der Kesseltempera
tur unter den Rauchgastaupunkt minimal sein kann. Außerdem
können feuchte Schornsteine und Kaminversottung auftreten.
Es sind auch Niedertemperatur-Heizkessel bekannt, die aus
korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt sind, oder
solche, die korrosionsbeständig beschichtet werden. Der
Nachteil dieser Heizkessel liegt in den hohen Herstellungs
kosten und in der notwendigen Beseitigung des anfallenden
Kondensats. Korrosionsbeständiger Werkstoff ist sehr teuer.
Eine Beschichtung ist ebenfalls mit einem erhöhten Kosten
aufwand verbunden und beeinträchtigt den Wärmeübergang, so
daß größere Heizflächen erforderlich sind.
Ferner sind Heizkessel bekannt, bei denen die Brennkammer
aus verschiedenen Materialien besteht. Die heizgasberührte
Fläche ist vorzugsweise aus Grauguß hergestellt, während
die wasserberührte Seite aus Stahlblech gefertigt ist.
Grauguß ist teuer und erfordert mehr Heizfläche. Außerdem
können sich Abdichtungsprobleme wegen der verschiedenen
Ausdehnungskoeffizienten von Grauguß und Stahl ergeben.
Außerdem ist aus der DE-OS 31 40 821 ein Niedertemperatur-Heizkessel bekannt,
welcher zwei separate zylindrische
Wassermäntel aufweist. Beide Wassermäntel sind konzentrisch
zu einer gemeinsamen vertikalen Achse in Abstand voneinan
der angeordnet. Im unteren Bereich ist der innere Wasser
mantel mit dem äußeren Wassermantel über vier Rohrstutzen
verbunden, wobei zwischen dem unteren Rand des inneren
Wassermantels und einer darunter angeordneten Wand des
äußeren Wassermantels ein Abstand vorhanden ist. Auf diese
Weise sind zwischen dem inneren und dem äußeren Wasserman
tel Heizgaszüge gebildet. Der Kesselrücklaufstutzen mündet
in den unteren Teil des äußeren Wassermantels, während der
Kesselvorlaufstutzen in den oberen Teil des inneren Was
sermantels mündet. Im Bereich des Kesselvorlaufstutzens
ist außerdem eine Drossel vorgesehen, durch welche Wasser
von dem äußeren Wassermantel in den Vorlaufstutzen treten
kann. Das kalte Rücklaufwasser gelangt bei diesem bekannten
Heizkessel direkt an rauchgasführende Wände, so daß dort
Kondensatbildung auftritt. Zur Vermeidung von Korrosion
ist deshalb eine korrosionsfeste Beschichtung vorgesehen.
Nicht nur durch diese Beschichtung, sondern auch durch die
Tatsache, daß zwei völlig separate Wassermäntel vorhanden
sind, ist dieser Heizkessel teuer in der Herstellung.
Aus der DE-OS 30 15 377 ist ein Heizkessel bekannt, bei
welchem in einem konzentrisch zum Brennkammerrohr ange
ordneten Wassermantel mehrere achsparallele Flammenrohre
angeordnet sind. Durch diese Flammenrohre wird das Rauch
gas geführt. Im radialen Bereich zwischen den Flammenroh
ren sind Leitbleche angeordnet, die auf ihrer ganzen Länge
mit gleichmäßig verteilten Durchlaßöffnungen versehen sind.
Durch diese Leitbleche wird zwar der Wassermantel in einen
äußeren und einen inneren Wasserring unterteilt. Da jedoch
die Durchlaßöffnungen in den Leitblechen gleichmäßig ver
teilt und auch im Bereich eines an den Kesselrücklauf
stutzen angeschlossenen Verteilerrohres angeordnet sind,
durch welches das kalte Rücklaufwasser in den äußeren
Wasserring strömt, kann das kalte Rücklaufwasser auch
direkt an die Innenwand des inneren Wasserringes gelangen,
so daß hier eine starke Abkühlung und damit Kondensatbil
dung auftritt. Außerdem ist zumindest der radial äußere
Teil der Flammenrohre von kaltem Rücklaufwasser umströmt,
so daß auch in den Flammenrohren Kondensatbildung auftritt.
Schließlich ist auch noch ein Hochtemperatur-Heizkessel
bekannt (DE-OS 20 39 243), bei welchem die Achse des Brenn
kammerrohres vertikal angeordnet ist, und der einen durch
eine Zwischenwand in einen äußeren und einen inneren Was
serring unterteilten Wassermantel aufweist. Das Wasser
kann durch mehrere Öffnungen, die ausschließlich am unteren
Ende der Zwischenwand vorgesehen sind, von dem äußeren Was
sermantel in den inneren Wassermantel strömen. Da jedoch
dieser Heizungskessel bei Temperaturen von 1600 bis 1900°C
betrieben wird und die Abgastemperaturen noch immer bei
300 bis 450°C liegen, kann eine Kondensatbildung nicht ein
treten. Aus diesem Grund kann dieser bekannte Hochtempera
tur-Heizkessel auch kein Vorbild für einen Niedertemperatur-
Heizkessel sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niedertem
peratur-Heizkessel der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
der verhältnismäßig billig in der Herstellung ist und trotz
verhältnismäßig niedriger Abgastemperatur beliebig lange
im Taupunktbereich betrieben werden kann, ohne daß schädi
gendes Kondensat auftritt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die
Achse des Umlenk-Brennkammerrohres vertikal angeordnet
ist, daß der Kesselrücklaufstutzen im unteren Bereich des
äußeren Wasserringes und der Kesselvorlaufstutzen im
oberen Bereich des inneren Wasserringes vorgesehen sind,
und daß die Zwischenwand mit mehreren gleichmäßig am Um
fang verteilten Durchlaßbohrungen versehen ist, die in
überwiegender Anzahl und/oder Größe im oberen, kesselvor
laufseitigen Bereich der Zwischenwand angeordnet sind.
Durch die Anordnung der mit Wasserdurchtrittsbohrungen
versehenen, konzentrischen Zwischenwand wird der neue
Niedertemperatur-Heizkessel nicht wesentlich teurer als
bekannte Stahlheizkessel, die für eine Kesseltempera
tur von 65 bis 90°C bestimmt waren, wo Kondensatprobleme
nicht auftraten. Obwohl der neue Heizkessel mit einer sehr
niedrigen Abgastemperatur von 130 bis 160°C beliebig lange
im Taupunktbereich betrieben werden kann, tritt schädigen
des Kondensat nicht auf. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß der Wassermantel durch die Zwischenwand in einen äuße
ren und einen inneren Wasserring unterteilt wird. Der an
die Heizgaszüge angrenzende innere Wasserring bildet eine
Zone warmen Wassers, die meistens in ihrer Temperatur über
der Taupunkttemperatur des Rauchgases liegt. Wird dem Kes
selwasser Wärme entzogen, dann strömt das kalte Kessel
rücklaufwasser in den äußeren Wasserring und kann nicht
direkt an die von Rauchgasen bestrichene Innenwand des
Wassermantels gelangen. Das kalte Rücklaufwasser wird im
äußeren Wasserring vorgewärmt und strömt dann erst durch
die Wasserdurchtrittsbohrungen in den inneren Wasserring,
wo es sich mit dem dort befindlichen wärmeren Wasser ver
mischt. Durch die gleichmäßige Verteilung der Durchlaß
bohrungen am ganzen Umfang und dadurch, daß im unteren Be
reich, wo das kalte Rücklaufwasser in den äußeren Wasser
ring einläuft, nur wenige Durchlaßbohrungen, im oberen Be
reich hingegen die Durchlaßbohrungen in überwiegender An
zahl und/oder Größe vorgesehen sind, wird erreicht, daß
normalerweise kein kaltes Rücklaufwasser an die Innenwand
des Wassermantels gelangen kann. Da die Wassertemperatur
im inneren Wasserring höher ist als die Kesselvorlauftem
peratur, wird der Rauchgastaupunkt an der Innenwand des
Wassermantels und an den Rippen kaum überschritten. Beim
Anheizen eines kalten Heizkessels wird der innere Wasser
ring sehr schnell aufgeheizt, so daß nur eine minimale
Rauchgastemperaturunterschreitung und Kondensatbildung
stattfindet. Das entstehende Kondensat wird jedoch durch
die heißen Rippen sofort verdampft und vom Rauchgas auch
bei niederen Temperaturen voll aufgenommen. Versuche haben
gezeigt, daß bei einem Heizkessel der erfindungsgemäßen
Art mit ca. 25 KW Nennleistung und ca. 40 Liter Kesselwas
serinhalt bei einer Rücklauftemperatur von 10°C, einer
Vorlauftemperatur von 24°C und einer Abgastemperatur von
130°C, im Dauerbetrieb über eine Stunde lang kein Kondensat
und auch kein erhöhter Wasserdampf in den Abgasen festge
stellt werden konnte. Durch die vertikale Anordnung des
Brennkammerrohres verläuft auch die Achse des Wasserman
tels in der Zwischenwand vertikal. Es wird hiermit erreicht,
daß das Wasser im inneren Wasserring am gesamten Umfang
gleichmäßig erwärmt wird und auch das Kesselrücklaufwasser
am gesamten Umfang der Zwischenwand gleichmäßig vom äußeren
Wasserring in den inneren Wasserring überströmt. Durch die
vertikale Anordnung der Brennkammer werden auch die Innen
rippen rasch und gleichmäßig erwärmt.
Vorteilhaft erfolgt die Ausgestaltung so, daß der Öl- oder
Gasbrenner am oberen Ende des Heizkessels angeordnet ist,
daß die Umlenk-Brennkammer am unteren Ende geschlossen ist, daß
am oberen Ende der Umlenk-Brennkammer eine zweite Umlenkkammer
vorgesehen ist und daß der Abgasstutzen am unteren Ende
des Heizkessels angeordnet ist. Diese Anordnung erbringt
einen besseren Wärmeübergang und niedrige Abgastemperatur
bei geringer Heizfläche, keine Rußansammlungen, leichte
Reinigung und weniger Abkühlung durch den Kaminzug.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispieles, näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen vertikalen Axialschnitt des
Niedertemperatur-Heizkessels nach der Linie I-I der
Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt desselben nach der Linie II-II
der Fig. 1.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Heizkessel bezeichnet, des
sen Umlenk-Brennkammer 2 zylindrisch ausgebildet ist, wobei die
Zylinderachse A vertikal verläuft. Die Umlenk-Brennkammer 2 ist
von einem zylindrischen Umlenk-Brennkammerrohr 3 umschlos
sen. Nach unten ist die Umlenk-Brennkammer durch einen Isolier
stein 4 verschlossen. Am oberen Ende des Heizkessels 1 ist
ein öl- oder gasbetriebener Brenner 5 angeordnet.
Konzentrisch zu dem Umlenk-Brennkammerrohr 3 ist ein Wassermantel
6 vorgesehen. Die zum Umlenk-Brennkammerrohr 3 konzentrische
Innenwand 7 des Wassermantels ist mit einer Vielzahl von
nach innen gerichteten, in Achsrichtung verlaufenden
Innenrippen 8 versehen, durch welche zwischen dem Umlenk-Brenn
kammerrohr 3 und der Innenwand 7 Heizgaszüge 9 gebildet
sind. Außen ist der Heizkessel 1 in üblicher Weise mit
einer Isolierung 10 versehen. Die vom Brenner 5 erhitzten
Rauchgase werden am unteren Ende der Umlenk-Brennkammer 2 umge
lenkt, strömen an der Innenseite des Umlenk-Brennkammerrohres 3
nach oben und werden in der am oberen Ende der Umlenk-Brennkammer
2 vorgesehenen zweiten Umlenkkammer 2 a erneut umgelenkt,
so daß sie dann in den Heizgaszügen 9 nach unten strömen.
Durch einen am unteren Ende des Heizkessels 1 vorgesehenen
Abgasstutzen 11 strömen dann die Rauchgase mit einer Tempe
ratur von ca. 130° bis 160° in den Kamin. Unterhalb des
Brennkammerrohres kann gegebenenfalls auch noch ein Konden
satauffangtopf 12 für gelegentlich auftretendes Kondensat
angeordnet sein.
Der Wassermantel 6 ist durch eine konzentrisch zu der
Innenwand 7 bzw. dem Umlenk-Brennkammerrohr 3 verlaufende, im
wesentlichen zylindrische Innenwand 13 in einen äußeren
Wasserring 14 und einen inneren Wasserring 15 unterteilt.
Zur Verbindung zwischen dem äußeren Wasserring 14 und
dem inneren Wasserring 15 sind je nach Kesselgröße mehr
oder weniger Durchlaßbohrungen 16 vorgesehen, die gleich
mäßig am Umfang der Zwischenwand 13 verteilt sind. Die
Mehrzahl der Durchlaßbohrungen ist vorzugsweise im oberen
Teil der Zwischenwand 13 angeordnet. Der Kesselrücklauf
stutzen 17 mündet im unteren Bereich des Wassermantels 6
in den äußeren Wasserring 14, während der Kesselvorlaufstut
zen 18 im oberen Bereich des Wassermantels 6 an den inneren
Wasserring 15 angeschlossen ist.
Beim Anheizen des noch kalten Heizkessels wird der innere
Wasserring 15 sehr schnell aufgeheizt, während der äußere
Wasserring als Puffer wirkt und mit Verzögerung nachge
heizt wird. Wird dem Heizkessel Wärme entzogen, dann kann
das kalte Kesselrücklaufwasser nicht direkt auf die Innen
wand 7 gelangen, sondern es wird in dem äußeren Wasserring
14 etwas vorgewärmt und dann durch die Durchlaßbohrungen 16
in der Zwischenwand 13 dosiert dem wärmeren Wasser im inne
ren Wasserring 15 beigemischt. Da die Wassertemperatur im
inneren Wasserring 15 höher ist als die Kesselvorlauftempe
ratur, wird der Rauchgastaupunkt kaum unterschritten. Bei
extrem kalter Wasserrücklauftemperatur findet nur eine
minimale Rauchgastaupunktunterschreitung statt und das da
durch entstehende Kondensat wird durch die heißen Rippen
sofort verdampft und vom Abgas auch bei einer niederen
Temperatur voll aufgenommen.
Claims (2)
1. Niedertemperatur-Heizkessel für flüssige und gasförmige Brennstoffe,
mit einem zylindrischen Umlenk-Brennkammerrohr und einem dieses
konzentrisch umgebenden Wassermantel, dessen Innenwand
das Umlenk-Brennkammerrohr zur Bildung von Heizgaszügen mit
Abstand umgibt, wobei der Wassermantel durch eine im
wesentlichen zylindrische, zur Innenwand konzentrische
Zwischenwand in einen inneren und einen äußeren Wasser
ring unterteilt ist, der Kesselrücklaufstutzen in den
äußeren Wasserring und der Kesselvorlaufstutzen in den
inneren Wasserring mündet und die Zwischenwand minde
stens eine in Abstand von Kesselrücklauf- und Kessel
vorlaufstutzen angeordnete Durchlaßöffnung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A) des Umlenk-Brennkam
merrohres (3) vertikal angeordnet ist, daß der Kesselrück
laufstutzen (17) im unteren Bereich des äußeren Wasser
ringes (14) und der Kesselvorlaufstutzen (18) im oberen
Bereich des inneren Wasserringes (15) vorgesehen sind
und daß die Zwischenwand (13) mit mehreren gleichmäßig
am Umfang verteilten Durchlaßbohrungen (16) versehen
ist, die in überwiegender Anzahl und/oder Größe im
oberen, kesselvorlaufseitigen Bereich der Zwischenwand
(13) angeordnet sind.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Öl- oder Gasbrenner (5) am oberen Ende des
Heizungskessels (1) angeordnet ist, daß die Umlenk-Brennkam
mer (2) am unteren Ende geschlossen ist, daß am oberen
Ende der Umlenk-Brennkammer (2) eine zweite Umlenkkammer (2 a) vorge
sehen ist und daß der Abgasstutzen (11) am unteren Ende
des Heizungskessels (1) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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DE19833329777 DE3329777A1 (de) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | Heizungskessel fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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ID=6206813
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DE19833329777 Granted DE3329777A1 (de) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | Heizungskessel fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe |
Country Status (1)
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- 1983-08-18 DE DE19833329777 patent/DE3329777A1/de active Granted
Also Published As
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