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Heizungsanlage, bei welcher Dampf und Rauchgase als Wärmekörper dienen
Gegenstand der Erfindung ist eine Heizungsanlage, bei welcher Dampf und Rauchgase
als Wärmeträger dienen. Bei den bekannten Anlagen dieser Art ist jedoch der Raum,
in dem der Dampf erzeugt wird, von dem Raum, in dem die Verbrennungsgase entstehen,
vollkommen getrennt. Ferner wird bei dieser Anlage das ganze später gebildete Wärmeträgergemisch
nach dem Verlassen der Heizkörper nach außen abgeleitet.
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Bei der Anlage gemäß der Erfindung läuft demgegenüber das Wärmeträgergemisch
bei Unterdruck um, und nach Ausnutzung seines Wärmeinhalts 'wird es einer Trennung
unterworfen, die es ermöglicht, das Kondensat dem Kessel wieder zuzuführen, während
die nicht kondensierbaren Verbrennungsgase entweichen.
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Demgemäß ist in die von den Heizkörpern kommende, zum Heizgemischerzeuger
zurückführende Rohrleitung ein Sauggebläse oder eine sonstige Saugvorrichtung eingeschaltet,
die dem Heizgemischerzeuger Verbrennungshift zuführt, in diesem sowie in den Heizkörpern
einen Unterdruck aufrechterhält, unter dessen Wirkung das Wärmeträgergemisch umläuft
und die abgekühlten Verbrennungsgase aus der Anlage entfernt, während das Kondensat
des Dampfes, einschließlich des sich durch die Verbrennung bildenden, in den Kessel
zurückläuft. Die ganze Heizanlage ist geschlossen, und da sie mit Unterdruck betrieben
wird, kann durch etwaige Undichtigkeiten nur Luft von außen in sie eintreten, während
Dampf oder Verbrennungsgase nicht daraus entweichet können, so daß Übelstände oder
Schädigungen durch Rauchgase o. dgl. ausgeschlossen sind.
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Da das Kondensat in der Anlage wieder gewonnen wird, ist der Wasserverbrauch
außerordentlich gering, was für gewisse örtliche Verhältnisse von besonderer Bedeutung
sein kann. Es ist daher auch eine ständige Überwachung des Wasserstandes nicht erforderlich,
und die Anlage kann lange Zeit auch von wenig erfahrenen Personen ohne besondere
Aufmerksamkeit betrieben werden.
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Die neue Anlage kann mittels an sich bekannter Schaltvorrichtungen
von einer vom Heizgemischerzeuger entfernt gelegenen Stelle des Gebäudes aus in
Betrieb gesetzt werden. Auch können die den Unterdruck erzeugende Absaugevorrichtung
und insbesondere bei Dampferzeugung mittels Gasfeuerung die Brenner ferngesteuert
werden.
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Die Erfindung erstreckt sich ferner auf die besondere Anwendung eines
Thermostaten zur Regelung der Befeuerung des Dampferzeugers in Abhängigkeit von
der Temperatur der entweichenden Verbrennungsgase. Hierdurch wird jede unnötige
Wärmeerzeugung vermieden und eine hohe Wirtschaftlichkeit der Anlage erreicht.
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Ebenfalls durch Anwendung eines Thermostaten wird wirksam verhindert,
daß die Heizkörper längere Zeit von kalter Luft oder einem zu kalten Wärmeträger
durchströmt werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ist in der Zeichnung veranschaulicht.
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Fig. i zeigt die ganze Anlage in schematischer Darstellung.
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Fig.2 ist ein senkrechter Mittelschnitt durch den Dampferzeuger.
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Die Anlage besteht im wesentlichen aus der zum Erzeugen des Heizgemisches
dienenden Einrichtung A, einer Vorrichtung B zur Steuerung der Brenner, einer von
Hand betätigten, entfernt gelegenen Schalt- und Anzeigevorrichtung C, einer thermostatisch
betätigten Temperaturkontrollvorrichtung D (oder D'), D", Heizkörpern E und
einer Absaugevorrichtung F.
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Der Heizgemischerzeuger A ist in einer bevorzugten Bauart dargestellt.
Bei ihm ist der Raum, in dem die Verbrennungsgase erzeugt werden, vollständig geschlossen,
mit Ausnahme der Einlässe für das Wasser, den Brennstoff und die Verbrennungsluft
sowie des Auslasses für die nicht kondensierbaren Gase und das überschüssige Wasser,
von denen jedoch keiner eine unmittelbare Verbindung mit der Außenluft hat. In dem
Heizgemischerzeuger kann daher ein Unterdruck aufrechterhalten werden, und das Entweichen
von Heizgemisch wird verhindert. Das metallische, zweckmäßig mit einer nicht dargestellten
Wärmeisolierung versehene Gehäuse des Heizgemischerzeugers besteht aus einem dicht
geschlossenen Unterteil i, der einen Brenner nebst Zubehör und eine Verbrennungskammer
enthält, und einem eine Verdampfungs- und Mischkammer umschließenden Oberteil 18.
Das untere Gehäuse i ruht auf einem Unterbau 2. Dieser weist eine Einsenkung 3 auf,
von der das Ablaufrohr q. mit Wasserverschluß 5 ausgeht, das sich in den Abfluß
6 entleeren kann. Ein seitlicher Anbau 7 des Gehäuses i dient zur Unterbringung
des Brenners sowie der Regel- und Schaltvorrichtung, und eine Leitung 8 für die
Verbrennungsluft tritt von der Außenluft her bei 9 (Fig. i) ein und stellt die Verbindung
mit dem Gehäuseanbau 7 her, von dem die Luft durch den Brenner 17 und um ihn herum
in das Hauptgehäuse i eintritt, um von da mit dem Brennstoff in die Verbrennungskammer
zu gelangen. In einer Öffnung der Metalldecke io des Gehäuses i hängt mittels Flansches
1q. die feuerfeste untere Hauptbrennkammer 15, deren feuerfeste Hülle i i in einem
am Boden mit Tragflansch 13 versehenen Metallgehäuse 12 untergebracht ist. Die innere
zylindrische Brennkammer 15 ist oben offen und unten mit einer tangentialen Öffnung
16 versehen, durch die der Brennstoff und die Flamme vom Brenner 17 sowie die Verbrennungsluft
eintreten. Infolge der tangentialen Anordnung der Öffnung 16 erfolgt die Verbrennung
und Flammenbildung auf einem spiraligen oder wirbelnden Weg durch die Brennkammer
15 hindurch, so daß man eine sehr lange Flamme und vollständige Verbrennung erzielt,
die fast ausschließlich innerhalb der verhältnismäßig kleinen Brennkammer vor sich
geht, bevor die heißen Verbrennungsgase in die darüber befindliche Verdampfungs-
und Mischkammer übertreten.
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Der zylindrische äußere Metallmantel i8 der Verdampfungs- und Mischkammer
wird getragen von der den Boden der Kammer bildenden Decke io des unteren Gehäuseteiles
i. Auf der gewölbten Decke 2o des Gehäuses 18 sitzt ein Sicherheitsventil 161 mit
bei etwa entstehendem innerem überdruck nach außen sich öffnender Klappe 164. -An
das Gehäuse des Sicherheitsventils 161 ist das Auslaßrohr 21 angeschlossen, durch
das der Wärmeträger in die eigentliche Heizanlage geführt wird. Ein innerer Metallmante122
ist an seinem unteren Ende mit einem nach außen ragenden Flansch 23 versehen, der
mit dem äußeren Metallmantel 18 verbunden ist. Die gewölbte Decke 24 des Mantels
hat eine mittlere Überlauföffnung 26 mit abwärts ragendem Stutzen 25, die in der
Achse des Auslaßrohres 21 liegt und auch dem Austritt des Heizgemisches aus der
im Gehäuse 22 liegenden Mischkammer 27 dient. Etwa in der Mitte der Mischkammer
27 befindet sich eine vom Boden io durch Stützen 29 getragene flache Verdampfungsschale
28. Diese trägt mittels eines Pfostens 31 eine unter der Überlauföffnung 26 befindliche
Wasserheizpfanne 30.
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Mit dem ringförmigen Wasserraum 33 zwischen den Mänteln 18 und 22
steht ein Wasserzuluußrohr 32 (Fig. 1) in Verbindung, das an den unteren Teil des
Kondensatrückleitungs.rohres 34 angeschlossen' und ferner durch ein mit Absperrhahn
36 versehenes Zuflußrohr 35 mit der Wasserleitung verbunden ist.
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Der Wasserraum 33 wird bis zum Rande der überlauföffnung 26 mit Wasser
gefüllt. Eine zusätzliche Wassermenge sammelt sich langsam in diesem Raum infolge
der Rückkehr des Kondensats aus der Heizanlage. Das Wasser fließt durch die Öffnung
26 in die Heizpfanne 30 und von hier in die Verdarnpfungspfanne 28 über.
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Im Betrieb umspülen die aus der Brennkammer 15 aufsteigenden hoch
erhitzten Verbrennungsgase die Verdampfungsschale 28, so daß die auf ihr befindliche
Wasserschicht ganz oder zum größten Teil in Dampf verwandelt wird. Die Verbrennungsgase
treffen ferner auf das von der Überlauföffnung 26 und der Heizpfanne 3o herabtropfende
Wasser, wodurch zusätzlich Dampf er7eugt wird.
Weiter erhitzen die
aufsteigenden Verbrennungsgase die Schale 3o und das Wasser in ihr, so daß auch
aus diesem Wasser Dampf erzeugt wird und das von der Pfanne 3o heruntertropfende
Wasser schon mit hoher Temperatur auf die Schale 28 gelangt. Die durch die Mischkammer
27 aufsteigenden heißen Gase erhitzen auch bald das Wasser im Mantelraum 33, so
daß auch aus diesem zusätzlicher Dampf erzeugt wird, der gemischt mit dem übrigen
Dampf und den Verbrennungsgasen durch das Hauptrohr 21 in die eigentliche Heizanlage
eintritt.
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Da das ganze Kondensat aus den Heizkörpern durch das Rohr 32 in den
Dampferzeuger zurückkehrt und sich fortwährend zusätzliches Wasser durch Verbrennung
des Wasserstoffes des Gases bildet, wird gewöhnlich .dem Dampferzeuger ein Wasserüberschuß
zugeführt.- Dieser auf der Schale 28 nicht verdampfende Überschuß läuft von der
Schale 28 auf den Boden io der Mischkammer 27 und von hier durch das Rohr 43, den
Wasserverschluß 5 und das Entleerungsrohr4 zum Abfluß 6. Der Wasserverschluß 5 verhindert,
daß durch das Rohr 43 Luft von Atmosphärendruck in die Mischkammer eintritt oder
Verbrennungsgase aus ihr entweichen.
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Der Wärmeträger gelangt von der Hauptleitung 21 durch die Steigrohre
44 und Einlaßventile 4.5 in die Heizkörper E.
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Von den Heizkörpern E läuft.das Kondensat durch Entleerungsrohre 5o
der senkrechten Hauptrückleiiung 34 zu, von der es durch das Rohr 32 in den Dampferzeuger
zurückgelangt. Von einer etwas oberhalb des Wasserstandes im Dampferzeuger A liegenden
Stelle des Rohres 34 führt ein Zweigrohr 5i zu der Absaugvorrichtung F, die z. B.
aus einem durch einen Elektromotor 53 angetriebenen Sauggebläse 52 besteht. Die
Saugvorrichtung zieht die Gase aus der Hauptrückleitung 34 durch das Rohr 51 ab
und fördert sie durch den Stutzen 54 in den Abzug 55. Sie entfernt aber nicht nur
die nicht kondensierbären Gase aus der Heizanlage, sondern schafft auch in dieser
einen geringen Unterdruck, der durch das durch die Kondensation des Dampfes in den
Heizkörpern E erzeugte Vakuum vergrößert wird. Durch diesen Unterdruck, der sich
in den Heizgemischerzeuger A fortpflanzt, wird Verbrennungsluft von atmosphärischem
Druck angesaugt und auch das Entweichen von Verbrennungsgasen aus irgendeinem Teil
_ der Anlage durch etwaige Undichtigkeiten verhindert.
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Mittels einer von Hand zu betätigenden Schaltvorrichtung C mit Druckknopf
92 und Anzeigelampen 96 (rot) und 97 (weiß) kann der Heizbetrieb durch Einwirkung
auf die Gaszufuhr zum Brenner 17 und auf die Absaugvorrichtung F von einem entfernt
gelegenen Punkt, beispielsweise von einem Raume des zu beheizenden Hauses aus, ein-und
ausgeschaltet und geregelt werden. Der Druckknopfschalter C hat vorzugsweise vier
Stellungen, in die er nacheinander durch wiederholten Druck auf den Knopf 92 gelangt.
In der ersten Stellung, bei der beide Lampen 96, 97 aufleuchten, ist ein zwischen
Brenner 17 und Gaszuleitung 6o geschalteter Gasregler 61 auf volle Gaszufuhr eingestellt,
so daß höchste Wärmeentwicklung stattfindet. In der zweiten Stellung des Schalters
C, bei der nur eine, z. B. die rote Lampe 96 brennt, ist der Gasregler 61 auf verminderte
Gaszufuhr und Wärmeentwicklung eingestellt. In der dritten Stellung des Schalters
C, bei der nur die weiße Lampe 97 brennt, ist die Gaszufuhr und Wärmeentwicklung
ganz abgestellt. In diesen drei Stellungen läuft die Absaugvorrichtung F ununterbrochen.
Dabei wird in der dritten Stellung noch die vom vorhergegangenenVerbrennungsbetrieb
in der Heiz- und Mischkammer vorhandene Wärme durch die Heizkörper geführt. In der
vierten Stellung des Schalters C ist der Stromkreis der Absaugvorrichtung unterbrochen,
also die ganze Anlage in Ruhe.
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Für den Gasregler 61 ist außerdem eine thermostatische Steuerung zur
selbsttätigen Regelung des Heizbetriebes vorgesehen. Ein Thermostat D, der im Rohr
51 liegt und somit unter dem Einfluß der durch die Absaugvörrichtung F nach außen
abgeführten nicht kondensierbaren Gase steht, steuert den Gas-. zufluß vom
Gasregler 61 durch Leitungen 142 und 145 zu einem in einem Rohr 139 in der Nähe
der Ausmündung des Hauptbrenners 17 und im Bereiche seiner Zündflamme 141 untergebrachten
Regelbrenner 146. Bis zu einer bestimmten Höchsttemperatur der Abgase ist der Gaszufluß
zum Regelbrenner 146 offen. WirddieseHöchsttemperatur überschritten, so sperrt der
Thermostat D die Regelbrennerleitung 145 ab, und die Flamme dieses Brenners erlischt.
Die Regelflamme wirkt ihrerseits auf einen Thermostaten 152, der durch ein nicht
dargestelltes Gestänge mit einem Absperrventil im Gasregler 61 verbunden ist und
dieses Ventil offen hält, solange ihn die Flamme des Regelbrenners 146 erhitzt,
es aber schließt, wenn die Regelflamme ausgeht. Daher hat das Absperren der Gaszufuhr
zum Regelbrenner 146 durch den Thermostaten C das Absperren der Gaszufuhr zum Hauptbrenner
17 und dessen Erlöschen zur Folge. Dagegen brennt die durch ein Rohr 137 vom Gasregler
61 aus gespeiste Zündflamme 141 weiter. Fällt infolge der Unterbrechung des Betriebes
des Hauptbrenners 17 die Temperatur der Abgase wieder
unter die
Höchsttemperatur, so gibt der Thermostat C die Gaszufuhr zum Regelbrenner 146 wieder
frei, dieser entzündet sich an der Zündflamme 141 und erhitzt den Thermostaten 152,
der nun seinerseits die Gaszufuhr zum Hauptbrenner 17 freigibt, der sich gleichfalls
an der Zündflamme 141 entzündet.
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An die Stelle des auf die Temperatur der Abgase ansprechenden Thermostaten
kann gegebenenfalls ein in irgendeinem Raume des Gebäudes angeordneter, auf die
Temperatur in diesem Raume ansprechender Thermostat D' (Fig. 1) treten, der gleichfalls
die Gaszufuhr zum Regelbrenner 146 steuert.
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Am oder im Hauptrücklaufrohr 34 ist ferner ein zweiter auf die Temperatur
der Abgase ansprechender Thermostat D" angeordnet, der bei der obenerwähnten dritten
Stellung des Schalters C, bei der der Brenner 17 außer Betrieb ist und die Absaugvorrichtung
noch arbeitet, letztere stillsetzt, sobald kalte Luft durch das -Rohr 34 geht.
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Die aus Gasheizvorrichtung und Heizgemischerzeuger bestehende Einheit
ist gemäß Fig. i so ausgeführt, daß man bequem größere Aggregate durch Vereinigen
von zwei (oder mehr) Einheiten herstellen kann. Zu diesem Zwecke ist der Gehäuseanbau
7 auf der einen Seite durch eine abnehmbare Platte 168 abgeschlossen, nach deren
Abnahme eine zweite Einheit symmetrisch angebaut werden kann. Es können dann beide
Einheiten die Verbrennungsluft durch ein gemeinsames Rohr 8 erhalten, während vom
Hauptrücklaufrohr 34 je ein Rohr 32 zu jedem Verdampfer A abzweigt, um beiden Kondenswasser
zuzuführen. Eine etwaige gemeinsame Absaugvorrichtung F muß natürlich entsprechend
stärker ausgeführt sein. Die von Hand zu bedienenden und die selbsttätigen Regelungsvorrichtungen
können ebenfalls gemeinsam sein. Man kann aber den Betrieb der beiden zusammengebauten
Heizmittelerzeuger auch getrennt regeln, wenn sie verschiedenartige Heizwirkungen
ausüben sollen.