DE4442207A1 - Beheizter Kochkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Kochkessel mit Dampfmantel und einem räumlich vom Kochkessel getrennt angeordneten Dampferzeuger, der über eine Dampfzuführung sowie eine Kondensatleitung mit dem Dampfmantel im Bereich des Bodens eines Innenkessels in Verbindung steht.

Ein entsprechender Kochkessel ist beispielsweise aus dem DE 91 00 833 U1 bekannt. Der darin beschriebene gasbeheizte Kochkessel weist einen Dampfmantel zwischen einem Innenkessel und einem Außenkessel auf, wobei der Außenkessel mit einem Dampferzeuger verbunden ist, der räumlich vom Kochkessel getrennt angeordnet ist und über eine Dampfzuführung sowie einen Kondensatablauf mit dem Dampfmantel in Verbindung steht. Die Dampfzuführung erfolgt bei diesem bekannten Kochkessel in den Dampfmantel bis unmittelbar unter den Innenkesselboden. Der Außenkesselboden ist zu einem tiefsten Punkt an seinem Rand hin geneigt, an dem eine Kondensatleitung zum Abführen des Kondensats in den Dampferzeuger angeordnet ist. Besonders nachteilig bei einem derartigen Kochkessel ist jedoch, daß das zwischen Innen- und Außenkessel gebildete Volumen mit Luft gefüllt ist, welche im Fall des Erhitzens über ein Entlüftungsventil eliminiert werden muß, damit möglichst nur heißer Wasserdampf im Dampfmantel vorhanden ist. Bei diesem Entlüften entstehen Wasserverluste, so daß übliche Kontrollen des Wasserstandes nötig sind, wie auch erforderlichenfalls das Nachfüllen von Wasser in den Dampferzeuger. Aufgrund der Tatsache, daß erwärmte Luft schwerer ist als Wasserdampf, ist der Entlüftungsvorgang nicht optimal, so daß sich neben Wasserdampf auch eine gewisse Restmenge Luft im Dampfmantel befindet, welche den Wirkungsgrad des Dampfmantels herabsetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen beheizten Kochkessel zu schaffen, der verlustfrei und quasi wartungslos arbeitet, und dessen Wirkungsgrad aufgrund einer optimalen Wasserdampffüllung des Dampfmantels maximiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß der Innenkessel aus starrem Material und ein den Dampfmantel bildender Außenkessel aus einer flexiblen Folie aufgebaut ist, welche mit dem Innenkessel dampfdicht verbunden ist und eine vorbestimmte Menge verdampften Wassers aufnimmt.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Dampfzuführung im radial äußeren unteren Abschnitt des Außenkessels angeordnet, wodurch der Dampf gleichermaßen in Richtung des Bodens und des Mantels des Innenkessels geleitet wird. Die Dampfzuführung ist eingangsseitig mit dem Ausgang des Dampferzeugers verbunden.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, daß die den Außenkessel bildende Folie 21 im Bereich unterhalb des Bodens des Innenkessels in mit Dampf beaufschlagtem Zustand eine vom Boden des Innenkessels wegweisende schalenförmige Wölbung mit einem zentralen tiefsten Punkt aufweist, an dem die Kondensatleitung zum Abführen des Kondensats in den Dampferzeuger angeordnet ist. Hierdurch ist auf einfache Weise eine zentrale Sammelstelle für kondensiertes Wasser gebildet, die gleichzeitig auch einen kältesten Punkt des Außenkessels darstellt.

Ferner kann vorgesehen sein, daß der Dampferzeuger mit Hilfe einer beliebigen externen Energiequelle eine über ein Ventil einmal eingeführte bestimmt Menge Wasser zum Verdampfen bringt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Folie im unbeheizten Zustand den Innenkessel eng umschließt, wodurch ein minimales Luftvolumen entsteht und die zu verdampfende Menge Wasser derart groß ist, daß der erzeugte Wasserdampf gerade den Dampfmantel füllt und der kondensierte Dampf über die Kondensatleitung in den Dampferzeuger zurückfließt und dort erneut verdampft.

Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, daß die den Außenkessel bildende Folie im beheizten Zustand von einem äußeren Stützkäfig räumlich begrenzt ist.

Dadurch, daß das Volumen des Dampfmantels und das des Wasserdampfes im wesentlichen einander entsprechen und im beheizten Zustand im Dampfmantel quasi nur Wasserdampf vorhanden ist, entsteht in vorteilhafter Weise über die Kondensatleitung, die Dampfzuführung und den Dampferzeuger ein Kreisprozeß.

Ferner kann vorgesehen sein, daß der Innenkessel aus Chrom-Nickel-Stahl und der Außenkessel aus einer temperatur- und druckbeständigen sowie dampfdichten Folie besteht.

Wie bereits ausgeführt, besteht der Außenkessel aus einer temperatur- und druckbeständigen Folie, die mit dem Innenkessel dampfdicht verbunden ist. Die Folie ist über die Dampfzuführung und die Kondensatleitung an den Dampferzeuger angeschlossen. Im unbeheizten Zustand wird der Innenkessel eng von der Folie umschlossen. Das bei bekannten Kochkesseln zwischen Innen- und Außenkessel immer vorhandene große Luftvolumen ist dadurch auf ein Minimum reduziert. Wird die im Dampferzeuger durch eine externe Energiequelle, wie Strom, Gas, Hochdruckheißwasser, Hochdruckdampf o. dgl. einmal eingefüllte bestimmte Menge Wasser zum Sieden gebracht, dann gelangt der entstandene Wasserdampf über die Dampfzuführung in den Dampfmantel, der von dem äußeren Stützkäfig räumlich begrenzt werden kann. Der im Dampfmantel kondensierende Dampf wird über die Kondensatleitung in den Dampferzeuger zurückgeleitet, so daß ein Kreisprozeß entsteht.

Aufgrund des im Dampfmantel nicht mehr vorhandenen Luftvolumens erfolgt der Wärmeübergang vom Dampfmantel auf den Innenkessel, in dem sich das Gargut befindet, optimal, was einem maximalen Wirkungsgrad entspricht. Denn die restliche noch vorhandene Luft wird aufgrund des Druckunterschieds, da erwärmte Luft schwerer ist als Wasserdampf, in den Dampferzeuger zurückgedrückt. Das gesamte System aus Dampferzeuger und Dampfmantel arbeitet somit verlustfrei und ist quasi wartungslos. Die bei bekannten Kochkesseln üblichen Kontrollen des Wasserstandes und ggf. das Nachfüllen von Wasser in den Dampferzeuger können erfindungsgemäß somit entfallen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen beheizbaren Kochkessels in nicht beheiztem Zustand, und

Fig. 2 einen Kochkessel entsprechend Fig. 1 in beheiztem Zustand.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen beheizbaren Kochkessel 10, der einen Innenkessel 11, vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl, einen Außenkessel 12 und einen Dampferzeuger 14 aufweist, der über eine Dampfzuführung 15 und eine Kondensatleitung 16 mit dem Außenkessel 12 verbunden ist. Der Dampferzeuger weist ferner ein Ventil zum Befüllen des Dampferzeugers 14 mit Wasser 18 auf. Im Innenkessel 11, der durch einen Deckel 19 verschlossen sein kann, befindet sich Gargut 20.

Erfindungsgemäß besteht der Außenkessel 12 aus einer temperatur- und druckbeständigen Folie 21, die am äußeren Umfang im oberen Bereich des Innenkessels 11 mit diesem dampfdicht verbunden ist. Die Verbindungslinie ist mit 22 gekennzeichnet. Wie in Fig. 1 gut zu erkennen ist, wird im betriebslosen, kalten Zustand der Innenkessel 11 eng von der Folie 21 umschlossen, wodurch das zwischen Innen- und Außenkessel 11, 12 in unbeheiztem Zustand vorhandene Luftvolumen auf ein Minimum reduziert ist.

In den Dampferzeuger 14 ist eine bestimmte Menge Wasser 18 über ein Ventil einmalig einzufüllen, die im wesentlichen durch das Volumen eines größtmöglichen Dampfmantels 13 vorgegeben ist.

Fig. 2 zeigt den beheizbaren Kochkessel 10 entsprechend Fig. 1, bei dem jedoch der Dampfmantel 13 mit Wasserdampf 23 vollständig gefüllt ist. Dies geschieht dadurch, daß im Dampferzeuger 14 durch eine nicht dargestellte externe Energiequelle, wie beispielsweise Strom, Gas, Hochdruckheißwasser, Hochdruckdampf o. dgl., die einmal eingefüllte bestimmte Menge Wasser 18 zum Sieden bzw. Verdampfen gebracht wird, wodurch der entstandene Wasserdampf 23 über die Dampfzuführung 15 in den durch die Folie 21 gebildeten Außenkessel 12 gelangt und den Dampfmantel 13 bildet, der z. B. von einem nicht dargestellten äußeren Stützkäfig räumlich begrenzt werden kann. Der im Dampfmantel 13 zu Wasser kondensierende Dampf wird über die Kondensatleitung 16 in den Dampferzeuger 14 zurückgeleitet, so daß ein Kreisprozeß entsteht.

Durch die genaue Wahl der Menge Wasser 18 und des Minimums von Luft im System kann auf ein im Stand der Technik übliches Be- und Entlüftungsventil am Außenkessel 12 vollständig verzichtet werden. Benötigt wird lediglich noch ein Überdruckventil 17. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Dampfzuführung 15 am radial äußeren unteren Rand des Außenkessels 12 angeordnet ist, so daß der heiße Wasserdampf gleichermaßen unter den Boden des Innenkessels 11 wie auch an dessen z. B. zylindrische Wand geleitet wird. Wie in Fig. 2 gut zu erkennen ist, ist die den Außenkessel 12 bildende Folie 21 im Bereich unterhalb des Bodens des Innenkessels 11 symmetrisch leicht nach unten gewölbt. An der tiefsten Stelle dieser schalenförmigen Wölbung ist die Kondensatleitung 16 angeordnet und leitet das auskondensierte sich sammelnde Wasser zurück in den Dampferzeuger 14.

Der Wärmeübergang vom Dampfmantel 13 auf den Innenkessel 11 erfolgt optimal. Denn aufgrund des Druckunterschiedes, erwärmte Luft ist schwerer als Wasserdampf, wird die ggf. vorhandene Restluft vollständig aus dem Dampfmantel 13 in den Dampferzeuger 14 gedrückt, so daß im Dampfmantel nur Wasserdampf mit einer guten Wärmeleitfähigkeit vorhanden ist. Das gesamte System arbeitet somit verlustfrei und quasi wartungslos, so daß eine Kontrolle des Wasserstandes ebenso wie das Nachfüllen von Wasser im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich ist.

Claims (8)

1. Beheizbarer Kochkessel mit Dampfmantel und einem räumlich vom Kochkessel getrennt angeordneten Dampferzeuger, der über eine Dampfzuführung sowie ei­ ne Kondensatleitung mit dem Dampfmantel im Bereich des Bodens eines Innen­ kessel in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkessel (11) aus starrem Material und ein den Dampfmantel (13) bil­ dender Außenkessel (12) aus einer flexiblen Folie (21) aufgebaut ist, welche mit dem Innenkessel (11) dampfdicht verbunden ist und eine vorbestimmte Menge verdampften Wassers (18) aufnimmt.

2. Beheizbarer Kochkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführung (15) im radial äußeren unteren Abschnitt des Außen­ kessels (12) angeordnet ist und den Dampf gleichermaßen in Richtung des Bo­ dens und des Mantels des Innenkessels (11) leitet und eingangsseitig mit dem Ausgang des Dampferzeugers (14) verbunden ist.

3. Beheizbarer Kochkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Außenkessel (12) bildende Folie (21) im Bereich unterhalb des Bo­ dens des Innenkessels (11) in mit Dampf beaufschlagtem Zustand eine vom Bo­ den des Innenkessels (11) wegweisende schalenförmige Wölbung mit einem zentralen tiefsten Punkt aufweist, an dem die Kondensatleitung (16) zum Abfüh­ ren des Kondensats in den Dampferzeuger (14) angeordnet ist.

4. Beheizbarer Kochkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger (14) mit Hilfe einer externen Energiequelle eine über ein Ventil einmal eingeführte bestimmte Menge Wasser (18) zum Verdampfen bringt.

5. Beheizbarer Kochkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (21) im unbeheizten Zustand den Innenkessel (11) eng umschließt, wodurch ein minimales Luftvolumen entsteht und die zu verdampfende Menge Wasser (18) derart groß ist, daß der erzeugte Wasserdampf (23) gerade den Dampfmantel (13) füllt, so daß kondensierender Dampf über die Kondensatlei­ tung (16) in den Dampferzeuger (14) zurückfließt und dort erneut verdampft.

6. Beheizbarer Kochkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Außenkessel (12) bildende Folie (21) im beheizten Zustand von ei­ nem äußeren Stützkäfig räumlich begrenzt ist.

7. Beheizbarer Kochkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im beheizten Zustand im Dampfmantel (13) quasi nur Wasserdampf (23) vorhanden ist und über die Kondensatleitung (16), die Dampfzuführung (15), und den Dampferzeuger (14) ein Kreisprozeß durch eine bestimmte in diesen einge­ führte Wassermenge entsteht.

8. Beheizbarer Kochkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkessel (11) aus einem Chrom-Nickel-Stahl und der Außenkessel (12) aus einertemperatur- und druckbeständigen sowie dampfdichten Folie (21) besteht.