DE6803092U

DE6803092U - Heizkessel fuer warmwasserheizungen

Info

Publication number: DE6803092U
Application number: DE6803092U
Authority: DE
Original assignee: Variotherm S A Fa
Current assignee: Variotherm S A Fa
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1968-10-04
Publication date: 1969-02-13

Description

Firma Variotherm S.A.
Ch 812 5 Zollikerberg. Schweiz

Keltenstraße 9 4.I0.I968

Heizkessel für Warmwasserheizungen,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel für Warmwasserheizungen mit mindestens einer Brennkammer für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe und mit der Brennkammer nachgeschalteten sowie im Strömungsweg der Heizgase angeordneten zusätzlichen Heizflächen.

Derartige Heizkessel dienen vorwiegend für Sammelheizungen in Gebäuden und sind bereits in vielfältigen Ausfüh— rungsformen bekannt geworden. Es soll hierzu nur beispielsweise die deutsche Patentschrift 9k9 258 bzw. die deutsche Auslegeschrift 1 1o2 368 genannt werden, die Nachschaltheizflachen sind in allen diesen Fällen deshalb vorgesehen, um den Wärweinhalt der Heizgase wei — testgehend auszunützen und eine Abgastemperatur zu ermöglichen, die gerade noch den notwendigen Auftrieb im Schornstein zum Abzug der abgekühltp.i Rauch-und Heizgase gewährleistet.

Die Heizkessel dieser Art erfordern unterschiedslos verhältnismäßig große Abmessungen und damit einen erheblichen Konstruktions-und Bearbeitungsaufwand. Sie sind daher nichi nur in der Herstellung teuer sondern erfordern auch bei der Aufstellung entsprechend viel Platz. Infolge iherer Größe ist auch die Wartung dieser Hpizkjessel umständlich

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und zeitraubend. Insbesondere ist jedoch ihre spezifische Heizflächenbelastung mit etwa 12 ooo Kcal/m h niedrig, so daß insgesamt gesellen derartige Heizkessel sehr unwirtschaftlich sind.

Es sind deshalb auch schon Heizkessel für Warmwasserheizungen vgl. z.B. die deutsche Auslegeschrift 1 168 929 der Kl. 17 f - 5/o7 hoher Leistung entwickelt worden, bei denen eine spezifische Heizflächenbelastung bis zu 5o ooo Kcal/m h erreicht wird. Ein solcher Heizkessel hat kleine Abmessungen und ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet. Die von doppex-T—förrnigen Profileisen ungleicher Flanschbreite gebildeton HeizgaskanJile sind kreisringf örniig angeordnet. Hierzu werden die Profileisen an den Lnngskanten der breiten Flansche flüssigkeitsdicht miteinander verschweißt, so daß eine Innenrippenrohr entsteht, das außen eine vom Heizungswasser umspülbare Hn.itelfläche aufweist. Im Abstand der Dicke der Wasserschicht νο,ι dieser Mantelfläche ist ein B.! jchmantel vorgesehen, der als Doppelmantel über das eine Ende des Innenrxppenrohres hinaus verlängert ist und den Brennraum umhüllt.

Wenn auch ein derartiger Heizkessel bei kleinen Abmessungen infolge der großen Uralauf geschwindigkeit des lieizwassers eine hohe Wärmeleistung gewährleistet, so ist er doch im Endergebnis noch nicht befriedigend, Seine Baulänge ist noch zu groß. Außerdem umhüllt das Innen-

rippenrohr einen toten Raum, der an den Enden mittels Kappen abgeschlossen werden muß, damit die Heizgase durch die vom Innenrippenrohr gebildeten Heizgaskanäle hindurcfiströmen nüssen. Insbesondere ist jedoch, bei diesen Heizke;sein die Abgastemperatur noch zu hoch, selbst wenn der Brennraum in den Totraum des Innenrippenrohres hineinverlegt und die Flamme umgestülpt sowie die Heizgase ersi, nach einer weiteten Umlenkung in die Heizkanale eingeführt werden, ganz abgesehen davon, daß eine solche Anordnung einen vielteiligen und damit in der Herstellung unwirtschaftliche G staltung erfordert.

Demgegenüber besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, den bekannten Heizkessel für vvarmwassr rheizungen mit mindestens einer Brennkammer für flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoff und mit dieser nachgeschalteten, im Strömungsweg der Heizgase angeordneten zusätzlichen Heizflächen so auszubilden, daß bei erheblich kleinerem Platzbedarf und. Kon-truktionsaufv.'p'id für den Heizkessel eine wesentlich bzw. mehrfach größere Wärmeleistung gewährleistet wird.

Erfindungsgenäß wird t.iese Aufgabe in vorteilhafter weise dadurch gelöst, daß die einer Brennkanmer nachgeschal— tuten Heizflächen von Iruienrippenrohren zum Führen der Heizgase gebildet und bei einer vorwiegend zylindrischen Brennkammer unterhalb dieser angeordnet werden, welche ετ. ihrem dem Heizgaserzeuger für flüssige bzw, gasförmige

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Brennstoffe zugekehrten Ende nach unten z'j einer kastenartigen Nachbrennkammer erweitert ist, in deren Rückwand die einen Enden der mit den anderen Enden in einen Rauchgas s amine !kasten einmündenden Innenrippenrohr angeordnet sind« Im einzelnen kann hierbei die Ausbildung noch so durchgeführt werden, daß jedes in gleicher Weise wie die zylindrische Brennkammer liegend vorgesehene und einen rechteckförraigen Querschnitt aufweisende Innenrippenrohr mit dem Querschnitt hochkant stehend angeordnet ist und daß die seinen Innenraum in Heizkanäle unterteilenden Rippen senkrecht und kammartig auf der Innenseite der beiden hochkant stehenden Seitenwände angeformt sind. Ein Heizkessel dieser Art kann auch so gestaltet werden, daß die von den Innenrippenrohren gebildeten Nachschaltheizflächen des vorwiegend zylindrischen Brennraumes für flüssige bzw, gasförmige Brennstoffe zugleich noch einem weiteren Brennraum für feste Brennstoffe zugeordnet werden, welcher unterhalb des Heizkessels vorgesehen und mit der Nachbrennkammer des zylindrischen Brennraumes verbunden sowie von dessen nach unten verlängerten Wassermantel umhüllt ist.

Ein auf diese Weise ausgebildeter Heizkessel löst nicht nur in günstiger Weise die Aufgabe sondern zeichnet sich auch durch einen hohen thermischen Wirkungsgrad aus. Die Uraache ist darin zu sehen, daß ein großer Teil der die Flamme umhüllenden und noch zahlreiche unverbrannte Brenn-

stoffteilchen enthaltenden Heizgase infolge des nach unten durch die Innenrippenrohre hindurch wirkenden Schornsteinzuges nochmals durch dein. Flammenkern hindurch geführt werden, wobei die in den Heizgasen enthaltenden Brennstoff teilchen praktisch restlos verbrennen Dcidurch haben die in die Nachbrennkammer gelangenden Heizgase beim Einströmen in die Innenrippenrohre noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur, obwohl sie bereits an den den zylindrischen Brennraum umhüllenden Wassermantel viel Wärme abgegeben haben. Durch eine entsprechende Bemessung der Anzahl der Heizkanäle in jedem die Nachschaltheizflachen bildenden Innenrippenrohr ist es dann ohne weiteres möglich, jede gewünschte Temperatur in dem die Heizgase aufnehmenden, und mit dem Schornstein verbundenen Rauchgassammelkasten zu erhalten. Da die Heizkanäle in jedem Rippenrohr übereinander angeordnet sind ist die Anordnung einer beliebigen Anzahl gegeben, ohne daß hierdurch die Abmessungen der Grundfläche des Heizkessels beeinflußt werden. Infolge der sich aus der hohen Wärmeleistung ergebenden kleinen A.bmessungen ist der erfindungsgemäß ausgebildete Heizkessel auch außerordnetlich wirtschaftlich in der Herstellung und leicht zu warten. Durch die kleinen Abmessungen des Heizkessels ist auch Vielseitige Verwendung gewährleistet. Es ist beispielsweise möglich, den Heizkessel auf dem Füllschacht eines weiteren Heizkessels für feste Brennstoffe aufzusetzen, so daß in einfacher "i •'ise ein Zweistoff kessel für Warmwasserheizungen gebildet wird. In diesem Falle sind die Nachschaltheizflachen

bzw» die Innenrippenrohre den beiden Brennräumen zugeordnet, die vollständig voneinander unabhängig sind.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausfiihrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch, dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch, einen Heizkessel

mit Innenrippenrohr^^als Nachschaltheizflachen eines ersten Ausführungsbeispieles,

Fig*2 einen Querschnitt durch den Heizkessel nach der Linie H-II in Fig.1

Fig.3 eine Seitenansicht eines Heizkessels mit

z\tfei Brennräumen eines zweiten Ausführungsbeispieles ,

Fig.k die vordere Stirnansicht des Heizkessels nach Fig.3

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Heizkessel 11 wird vorzugsweise von einem im Querschnitt etwa rechteckförmigen sowie mit dem Querschnitt hochkant stehenden kastenartigen Gehäuse 12 gebildet, dessen Vorderwand 13 einen abnehmbaren wärmeisolierten Wandteil ~\k aufweist. Im oberen Teil dieses Gehäuses ist eine vorwiegend zylindrische und liegend angeordnete, sich von der Vorderwand bis nahe an die Rückwand 15 erstreckende Brennkammer I6 vorgesehen, deren hinteres Ende durch einen nach außen durchgewölbten Boden 17 abgeschlossen ist» Dieser Boden ist mittels eines Abstandhalters 18 an der Rückwand des Gehäuses abgestützt. Das mit dem Brennkammer-

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boden verschweißte und die Brennkammer umhüllende Flammrohr 19 ist am vorceren Stirnende über den halben oberen Umfang mit dem festen Teil der VorderwaiiJ verschweißt wogegen die Vorderkante der unteren Hälfte des Flammrohres über den halben Umfang um die liefe T einer sich nach unten erstreckenden Ne.ohbrennk?!:;ner 2o zurückgesetzt isc, Der Mantel der oberen Hälfte des Flammrohres ist durch entsprechende an der Vordervand angeschweißte Seitenwände 21 nach unten verlängert« Bei;, ϊ Seitenwände sind außerdem durch eine an den Unu'ang des Flammrohres angepaßte Rückwand 22 und durch einen zugleich noch an der Vorder— wand befestigten Boden 23 miteinander verbunden, so daß die Brennkammer 16 und die Nachbrennkammer 2o gegenüber dem übrigen das Heizwasser aufnehmenden Innenraum des Heizkessels flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist₀

Zentrisch zum Flammrohr 19 ist in dem abnehmbaren Wandteil 14 der Vorderwand I3 ein Heizgaserzeuger 119» Z₀B. ein Druckölbrenner 24, Gasbrenner ododgl, angeordnet. Dies^erzeugt eine sich zum Brennkammerboden I7 kegelig erweiternde leuchtende Flamme, die von einem heißen Heizgasmantel umgeben ist. In diesem Heizgasmantel sind jedoch noch zahlreiche unverbrannte Brennstoffteilchen enthalten, die von der Düse z.B. des Druckölbrenners nicht genügend zerstäubt worden sind.

An der Rückwand 22 der Nachbrennkammer 21 sind als Innenrippenrohr 25 ausgebildete Nachschaltheizflachen an-

geschlossen. Diese sind parallel zu dem liegend angeordneten Flammrohr 19 angeordnet und verlaufen demgemäß unterhalb der Brennkammer i6. Mit dem einen Ende durchsetzen die Innenrippenrohre jeweils flüssigkeitsdicht die Rückwand 22 der Nachbrennkammer 2o und mit dem anderen Ende die Heizkesselrückwand 15. Alsdann münden sie in einem Rauchgassammeikasten 26, der über ein Rauchrohr 27 an einem nicht dargestellten Schornstein angeschlossen ist. Dadurch wirkt der Schornsteinzug in der Brennkammer 16 durch die Innenrippenrohre 25 über die Nachbrennkammer nach unten. Die heißen Heizgase des oberen Teiles der leuchtenden und daher zugleich durch Strahlung wirkenden Flamme werden durch den Flamrnenkern hindurchgesaugt, so daß die bisher unverbrannten Brennstoffteilchen ebenfalls verbrannt werden. Durch die dadurch bewirkte Temperatur-Steigerung kommt auch ein großer Teil der unverbrannten Brcvrmstoffteilchen in dem unteren Teil der den Flammkern umhüllenden Heizgase noch zur Verbrennung, so daß die Heizgase in dtr Nachbr^nnkammer beim Einströmen in die Innenrippenrohre 2fj noch eine verhältnismäßig hohe Tem— peratür aufweisen.

Jedes Innenrippenrohr 25 hat einen hochkant stehenden rechteckfürmigen Querschnitt. Die den Innenraum eines Innenrippenrohres in Heizgaskanäle 28 unterteilenden Kippen 29 sind senkrecht auf der Innenseite der hochkant stehenden Seitem^ände 3o angeformt, so daß die Heizkanäle eines Innenrippenrohres übereinanderliegend Durch diese

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Anordnung ist es möglich, praktisch beliebig viele Heizgaskanäle in einem entsprechend hoch ausgebildeten Innenrippenrohr unterzubringen ohne daß dadurch die Abmessungen der Grundrißfläche des Heizkessels beeinflußt werden.

Ein Innenrippenrohr wird von zwei gleich großen kanunartig :jj gestalteten Walzprofilen 31 gebildet, die mit der Rippen» ' seite bündig aui'einandergelegt und entlang den Stoßkanten f 32 ihrer Außenrippen flüssigkeitsdicht miteinander ver- : schweißt werden. Hierbei heben die Innenrippen gegenüber- { den Außenrippen eine etwas kleinere Höhe, so daß die bei- ,> den Walz-profile 3I lediglich mit den Schmalseiten ihrer Außenrippen spannungsfrei aufeinanderliegen. Ein solches Innenrippenrohr hat eine verhältnismäßig große Heizfläche und gewährleistet insbesondere eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase in den Heizgaskanälen, so daß eine spezifische Heizflächenbelas i,ung von etwa 5o 000 bis 7o 000 Kcal/m h erreicht werden kann.

Beispielsweise bedarf ein gemäß der E l'indung ausgebildeter Heizkessel für etwa 3o 000 Kcal/h abgebbarer Wärmeleitung bei einer Höhe von etwa 600 Millimeter lediglich eine Bodenfläche von etwa 42ox55o Millimeter ohne Berücksichtigung des angebauten Rauchgassamnielkastens Dieser geringe Platzbedarf beruht auf der günstigen Kombination von Brennkammer und Nachbrermkammer im Zusammenhang mit den unterhalb der Brennkammer angeordneten und als Innenrippenrohre ausgebildeten Nachschaltheizflache.

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Es ist deshalb auch möglich, den Heizkessel 11 rait einem Heizgaserzeuger für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe auf den zugleich einen Brennraum 33 bildenden Füllschacht eines üblichen Heizkessels 3^· für feste Brennstoffe aufzusetzen, vgl. Fig.3 und k. Bei einer solchen Ausbildung sind die außerordnetlich wirksamen, von Innenrippenrohren gebildeten Nachschaltheizflachen nicht nur der Brennkammer 16 für flüssige bzw. gasförmige sondern auch dem Brennraum 33 mit dem Rost 35 des zweiten Heizkessels 3^ für
feste Brennstoffe zugeordnet. Der Brennraum 33 des zweiten Heizkessels Jk ist dabei räumlich mit der Nachbrennkammer 2o verbunden. Zugleich ist der Wassermantel 36
des Heizkessels 11 nach unten verlängert und so gestaltet, daß er den Brennraum 33 des zweiten Heizkessels 3^ umhüllt. Durch diese Maßnahmen wird in einfacher Weise
ein Zweistoffheizkessel geschaffen, der sich durch einen kleinen Bedarf an Grundfläche auszeichnet und in jedem
Fall eine hohe Wärmeleistung gewährleistet.

Selbstverständlich kann bei dem zweiten Heizkessel Jk
an der Stelle eines Rostes 35 für feste Brennstoffe auch ein Gasbrenner oder gegebenenfalls ein Ölbrenner bzw.
ein beliebiger Heilgaserzeuger vorgesehen werden. Dementsprechend wird alsdann auch der Brennraum 33 des zweiten Heizkessels 3^ gestaltet und der Verwendung des jeweils vorgesehenen Brennstoffes angepaßt.

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Im übrigen kann in der Brennkammer 16 des Heizkessels 11 für flüssige bzw, gasförmige Brennstoffe aie Verbrennung der unverbrannten Brennstoffteilchen in den den Flammenkern umhüllenden Heizgasen praktisch auch vollständig erreicht werden, wenn der zentrisch zur vorwiegend zylindrischen Brennkammer 16 angeordnete Heizgaserzeuger, z.B. ein Druckölbrenner, Druckgasbrenner od.dgl_o etwas axial nach unten geneigt wird. Dadurch können sich die die unverbrannten Brennstoffteilcnen enthaltenden Heizgase lediglich über dem Kern der Flammen bilden, so daß unter Einwirkung des Schornsteinzuges praktisch die gesamten Heizgase durch den Flaiiimenkern hindurchströmen müssen, Außerdem wird eiuie noch weitergehende Ausnutzung des Wärmeinhaltes der heißen Heizgase dadurch gewährleistet, daß der zwischen der Brennkammer 1b und dem Innenrippenrohr 25 vorgesehene Wassermantel 37 bis weit in die Nachbrennkammer 28 hinein verlängert wird, so daß eine wassergekühlte Zunge 38 entsteht, wie diese in strichpunktierter Linie angedeutet ist. Die vom Heizgaserzeuger gebildete Flamme erhält dadurch eine bessere Führung und kann nicht vorzeitig in die Nachbrennkanmer 2o abgelenkt werden. Es ist aber auch niLjJich, die wassergekühlte Zunge als Zwischenboden über die gesamte Tiefe der Nachbrennkammer bis an die Vorderwand 13, 1k zu erstrecken und zum Abzuf der heißen Verbrennungsgase in der , unge entsprechend große Durchbrüche anzuordnen.

Eine solche Avisbildung· kann auch beim Ausführungsbeispiel nach den Piß.3 und k vorgesehen und in gleicher Weise auch der unterhalb den Innenrippenrohre 25 befindliche und die Decke des Brennraumes 33 bildende Wassermantel ko bis in die Nachbrennkammer 2o hineinverlängert werden, wie dieses in Fig.3 in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Selbstverständlich weist jeder Heizkessel 11 bzw» 34 je ein Anschlußstutzen 41 für die Vorlaufleitung und einen Anschlußstutzen h'Z für die Rücklauf leitung des Heizwassers auf, die jedoch oben bzw, unten am jeweiligen Heizkessel beliebig angeordnet sein können.

Claims

4.1ο.68

Schutzansprüche:

1 . Heizkessel für Warmwasserheizungen mit mindestens einer Brennkammer für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe und mit letzterer nacligeschalteten, im Strömungsweg der Heizga.se angeordneten zusätzlichen Heizflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Heizflächen jeder Brennkammer (16 bzw„33) von besonderen die Heizgase führenden Innenrippenrohre (25) gebildet und unterhalb der vorwiegend zylindrischen Brennkammer (16) für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe angeordnet sind, welche an ihrem dem Heizgaserzeuger (119) zugekehrten Ende nach unten zu einer kastenartigen Nachbrennkammer (2o) erweitert ist, in deren Rückwand (22) die einen Enden der mit den anderen Enden in einem Kauchgassarnmelgasten (26) einmündenden Innenrip, enrohre angeordnet sind,

2» Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes in gleicher Weise wie die vorwiegend zylindrische Brennkammer (i6) für flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe liegend vorgesehene und einen rechteckförrnigen Querschnitt aufweisende Innenrippenrohr (25) mit dem Querschnitt hochkant stehend angeordnet ist und daß die seinen Innenraum in Heizkanäle (28) unterteilenden Rippen (29) senkrecht und kammartig auf der Innenseite der

beiden hochkant stehenuen oeiteriw^;nde ('Jo) angeforihL sin d»

J. Heizkessel nacJi (»en Ansprüchen 1 una 2, dadurch gekennzeichnet, ds. Jo 'Lie von α en !!!.!icnriynenroiiren (~5/ P> bildeten Nachschaltheizl'lächün aer vorwiegend zylindrischen Brennkammer (i6) für flussige bzw. gasförmige Brennstoffe zugleich noch ein ein Brenn '"a. um (33) für l'este Brennstoffe eines zweiten Heizkessels (3^) zugeordnet s.im.1, welcher unterJrdh des Heizkessels (ii) angeordnet und mit der Na chbr ennkarrim er (2o) der zylindrisclien Brennkammer verbunden sowie von deren nach unten verlängerten Va. s s e rinan t e 1 (36) umhü 111 ist.

k, Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Flammrohr ('19) der zylindrischen Brennkammer ( "16) zentrisch angeordnete deizgaserzeuger (119) in it seiner !Längsachse schräg nach unten geneigt ist,

5. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 bis h dadurch gekennzeichnet, daJ3 vier Wassermantel (37) des Heizkessels (11) zwischen der Brennkammer (i6) und den Innenrippenrohren (23) zungenartig bis in die Nachbrennkamin er (2o) hineinverlängert und der dadurch gebildete Zwischenboden (38) gegebenenfalls zuini Durchströmen der Heizgase mit Durchbrechungen (39) versehen ist«,

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6, Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 3ι dadurch gekennzeichnet, daß der eine Docke über dein Brennraum {'}'}) des zweiten HeizkesseJs ('3^) bildende und unterhalb den Innenripr)e:p rohren (^5) verlaufende Wassermantel i^°) i-ⁿ gleicher v/eise wie der oberhalb der Innenrippenrohren vorgesehene Wassermantel (37) verlängert und ausgebildet is t.

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