DE4000850A1 - Gliederheizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gliederheizkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Gliederheizkessel dieser Art gehören zu dem seit Jahrzehnten bekannten Stand der Technik. Dabei bilden Wasserkanäle den Brennraum und den Heizgaszug. Die Vorteile der Gliederbauweise sind allgemein bekannt. Bei den bekannten Kesseln ist der Kesselrücklauf an die untere Nabe und der Kesselvorlauf an die obere Nabe angeschlossen. Es folgt eine volle Durchströmung aller Wasserkanäle, was ggf. noch durch Lenkelemente verbessert werden kann. Das hat bei Niedertemperaturkesseln allerdings den Nachteil, daß im Brennraumbereich infolge relativ niedriger Rücklauftemperaturen eine Kondensatbildung auf der Heizgasseite auftritt. Zur Vermeidung der Kondensatbildung ist es üblich, durch externe Beimischung von heißerem Vorlaufwasser zum kalten Rücklaufwasser eine Temperaturanhebung vorzunehmen. Auch Strömungselemente, welche das kalte Rücklaufwasser zu den heißeren Zonen des Kessels lenken, haben sich bewährt. Bei den bisherigen Niedertemperaturkesseln in Gliederbauweise sind auf jeden Fall Sondermaßnahmen für ein Verhindern der Kondensatbildung notwendig, wobei nicht in allen Fällen der gewünschte Erfolg eintritt. Es soll ein Gliederheizkessel geschaffen werden, bei dem ohne separate Maßnahmen eine Kondensatbildung fast vollständig vermieden wird.

Der erfindungsgemäße Gliederheizkessel besitzt die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale.

Die Wasserkanäle mit dem üblichen, annähernd gleichen Querschnitt münden in einen oberen großvolumigen Wasserraum ein. Völlig entgegengesetzt zu allen üblichen Kesseln sind sowohl der Heizungsvorlauf als auch der Heizungsrücklauf oben angeschlossen, und zwar an diesen großvolumigen Wasserraum. Infolge dieses Anschlusses entsteht eine Eigenzirkulation innerhalb der Wasserkanäle, wodurch sich eine selbsttätige Wasserverteilung ohne jeglichen äußeren Zwang einstellt.

Das kühle Rücklaufwasser tritt in den großvolumigen Wasserraum ein. Aufgrund der Schwerkraft sinkt es in den Wasserkanälen nach unten und strömt dabei an dem aufsteigenden, gerade erwärmten Wasser aus den unteren Kesselbereichen vorbei. Infolge dieser gegenläufigen Strömung innerhalb der Wasserkanäle ergibt sich eine Vermischung. Es erfolgt eine Vorwärmung, sodaß die unteren Kesselbereiche mit temperiertem Wasser beaufschlagt werden. Gegenüber dem bisher üblichen unteren Rücklaufanschluß wird der untere Kesselbereich viel schneller warm. Er eilt mit seiner Temperatur dem übrigen Kesselblock sogar vor. Deshalb ist die Kondensatbildung auf Dauer auf ein Mindermaß reduziert. Bewirkt wird dieses ohne baulichen Aufwand durch die Mischung der beiden Wasserströme, was einer inneren Rücklauftemperaturanhebung entspricht.

Außer einem ausreichend bemessenen oberen Wasserraum sind entsprechend gestaltete Wasserkanäle erforderlich, was durch Untersuchungen ermittelt werden kann. Es muß auch ggf. durch Leitelemente eine Kurzschlußströmung vom Rücklauf zum Vorlauf innerhalb des Wasserraumes verhindert werden. Wenn diese Kriterien erfüllt sind, wird die Eigenzirkulation mit der angestrebten Temperaturanhebung auf jeden Fall erzielt.

Der großvolumige Wasserraum setzt sich aus den oberen, entsprechend groß gestalteten Bereichen der einzelnen Kesselglieder zusammen. Diese Bereiche werden an Naben miteinander verbunden. Zur Erzielung eines einheitlich großen Wasserraumes sollten diese Naben einen möglichst großen Durchmesser besitzen. Eine untere Nabenverbindung geringen Durchmessers dient der Entleerung des Kesselblocks und ggf. einem unteren Wasserausgleich. Für die Durchströmung des Kessels selbst ist sie nicht erforderlich. Diese erfolgt durch Eigenzirkulation von oben.

Der Kesselvorlauf und der Kesselrücklauf können auf gleicher Höhe nebeneinander liegen. Es ist ein seitlicher Anschluß an separaten Kesselgliedern oder auch ein stirnseitiger Anschluß an einem einzigen Kesselglied möglich. Auch ein Anschluß von zentrisch ineinanderliegendem Vor- und Rücklauf ist möglich. Eine Kurzschlußströmung ist sehr einfach durch Leitelemente oder durch einen in den Wasserraum hineinragenden Rücklaufstutzen zu verhindern.

Die beigefügte Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Gliederheizkessel und

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1.

Der dargestellte Gliederheizkessel besteht aus zwei Kesselgliedern (1), deren Wasserkanäle (2) einen Brennraum (3) und einen Heizgaszug (4) bilden. Bei Bedarf können auch ein oder mehrere Mittelglieder zwischengeschaltet werden. Es ist auch möglich, die Kesselglieder nicht als schalenförmige seitliche Begrenzungselemente sondern in bekannter Weise als Vorder- und Hinterglied mit einer notwendigen Anzahl an Mittelgliedern zu gestalten. Der Kessel wird mit einem beliebigen Brenner (atmosph. Gasbrenner bzw. Öl-/Gasgebläsebrenner) betrieben. Die Heizgase steigen durch den Heiz­ gaszug (3) und gelangen durch den Abgasstutzen (5) zum Schornstein. Die Wasserkanäle (2) umgeben den Brennraum (3) und den Heizgaszug (4) mit etwa gleichem Querschnitt. Sie münden in einen oberen, großvolumigen Wasserraum (6) ein. An diesen ist der Kesselvorlauf (7) und auf gleicher Höhe mit diesem der Kesselrücklauf (8) angeschlossen. Der Sicherheitsvorlauf (9) sitzt in bekannter Weise oben und der Sicherheitsrücklauf (19) unten. Wasserseitig sind die Kesselglieder oben an einer Nabe (11) großen Durchmessers durch einen Preßnippel verbunden. Auf diese Weise entsteht der gewünschte, großvolumige Wasserraum (6), wobei auch mehrere Verbindungen zwischen den Kesselgliedern vorhanden sein können. Eine untere Verbindung an einer wesentlich kleineren Nabe (12) dient nur einem Wasserausgleich und dem Entleeren des Kesselblocks.

Das durch den Kesselrücklauf (8) in den Wasserraum (6) einströmende kühle Rücklaufwasser sinkt in den Wasserkanälen (2) nach unten. Bereits im Wasserraum (6) und den Wasserkanälen (2) vermischt es sich mit erwärmtem Kesselwasser. Auf diese Weise gelangt es vorgewärmt in die gefährdeten Zonen des Kessels. Die gegenläufige Strömung des absinkenden, kälteren und des aufsteigenden, wärmeren Wassers erfolgt aufgrund einer Eigendynamik, die sich infolge der erfindungsgemäßen Gestaltung von selbst einstellt.

Claims (6)

1. Gliederheizkessel aus vertikalen Kesselgliedern mit Wasserkanälen zur Ausbildung eines Brennraumes und eines Heizgaszuges, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Brennraumes (3) und des Heizgaszuges (4) einen etwa gleichen Querschnitt aufweisenden Wasserkanäle (2) in einen oberen großvolumigen Wasserraum (6) einmünden und daß sowohl der Kesselvorlauf (7) als auch der Kesselrücklauf (8) an diesen Wasserraum (6) angeschlossen sind.

2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserraum (6) aus den oberen Teilbereichen der einzelnen Kesselglieder (1) gebildet ist, die an Naben (11) mit einem dem großvolumigen Wasserraum entsprechenden Durchmesser miteinander verbunden sind.

3. Gliederheizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselvorlauf (7) und der Kesselrücklauf (8) auf gleicher Höhe nebeneinanderliegend an den Wasserraum (6) angeschlossen sind.

4. Gliederheizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselvorlauf (7) und der Kesselrücklauf (8) zentrisch ineinanderliegend an den Wasserraum (6) angeschlossen sind.

5. Gliederheizkessel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Wasserraumes (6) eine Leitvorrichtung zur Verhinderung einer Kurzschlußströmung vom Kesselrücklauf (8) zum Kesselvorlauf (7) angeordnet ist.

6. Gliederheizkessel nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkanäle (2) der einzelnen Kesselglieder (1) im unteren Bereich an zusätzlichen Naben (12) kleineren Durchmessers miteinander verbunden sind.