DE7113634U - Gliederkessel für Sammelheizungsanlagen - Google Patents

Description

Anmelder; Strebelwerk GmbH, 6800 Mannhelm, Hansastraße 62 Gliederkessel für Saminelhelzungsanlagen

Die Erfindung betrifft einen Sammelheizungs-Gliederkessel hoher Leistung für Betrieb mit strömenden Brennstoffen, wobei die Mittelglieder des Kessels Wasserräume aufweisen, die die obere Vorlauf-Verbindungsnabe mit der unteren Rücklauf-Verbindungsnabe verbinden, die Heizflächen (Feuerraum und/oder Nachschaltheizflachen) umgeben und auf je einer Glied - seite vor Anschluß an die Vorlauf-Verbindungsnabe zu j ϊ einem einzigen Wasserlauf zusammengefaßt sind, und wobei die Mittelglieder ferner vou den Heizflächen getragene, unmittelbar die Heizwärme des Brennstoffes speichernde Elemente (Rippen, Stifte, Dicht- und/oder Umlenkleisten, Wirbeleinbauten o. dgl.) aufweisen.

Einen derartigen Sammelheizungs-Gliederkessel zeigt die DAS 1 136 808 (Fig. 1 und 3). Sammelheizungsanlagen mit derartigen Hochleistungs-Gliederkesseln sind meist mit zur Regelung der Heizungsvorlauftemperatur dienenden Mischventilen ausgerüstet.

Je nach der Stellung dieser Mischventile wird das Rücklaufwasser in den Vorlauf mehr oder weniger oder sogar ganz eingeführt, also zumindest teilweise oder überhaupt nicht dem Gliederkessel zugeführt. Auch bei Anlagen ohne Mischventile ändert sich die durch den Kessel umlaufende Wassermenge je nachdem, ob einzelne Wärmeabnehmer, z.B. Heizkörper, ein- oder ausgeschaltet werden. Auch gibt es Heizungsregelungen, die ein Aus- oder Einschalten der Pumpen des Heizungskreislaufs bewirken. Der Gliederkessel unterliegt also den verschiedensten Wasserdurchströmungen, die zwischen dem Durchfluß Null und einem maximalen Wert schwanken können.

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Die Wassertemperatur im Kessel wird üblicherweise dadurch geregelt, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 85° C und 90° C, daß ein Thermostat, der an einer Stelle höchster Wassertemperatur, also im Vorlauf, angeordnet ist, bei Unterschreiten von 85° C den Brenner einschaltet und bei überschreiten von 90° C wieder ausschaltet.

Diese Regelung läßt aus verschiedenen Gründen in der Praxis oft zu wünschen übrig:

In der Vorlaufverbindungsnabe jedes Kesselglieds vereinigen sich die Wasserströmungen verschiedener Wasserräume, welche verschiedenen Aufheizbedingungen (Temperatur und Laufstrecke) ausgesetzt sind und daher Wasser verschiedener Temperaturen der Vorlauf-Verbindungsnabe zuführen. Diese Wasserströmungen verschiedener Temperatur sind an der Meßstelle des Thermostaten oft noch unvermischt, so daß die dem Thermostaten angezeigte Temperatur nicht für die mittlere Temperatur des Kesselwassers repräsentativ ist. Der Fehler in der Anzeige ist in hohem Maße von der Wassermenge abhängig, die den Kessel gerade durchströmt. Ist diese Wassermenge nämlich groß, so stellen sich in den Wasserräumen des Kessels hohe Strömungsgeschwindigkeiten ein, die einen Temperaturausgleich des Kesselwassers in sich durch inneren Schwerkraftumtrieb unterdrücken. Die umlaufende Wassermenge ist meistens groß, da sehr häufig Pumpen hoher Förderleistung in Heizungsanlagen eingebaut sind.

Ein besonderes Re ge lungs prob lein des Gliederkessels tritt dann auf, wenn der Gliederkessel plötzlich nicht mehr von Wasser durchströmt wird, z.B. durch irgendwelche Eingriffe eines Regelungssystems. Der Thermostat schaltet zwar dann den Brenner aus, sobald im Vorlauf die eingestellte obere Grenztemperatur (z. B. 90°) erreicht ist, doch heizen dann die die Wärmeübertragung steigernden, oder beeinflussenden wärmespeichernden Elemente, wie Stifte, oder Rippen, oder Dicht- und Umlenkleisten auch nach Ab-

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schalten des Brenners durch Abgabe der gespeicherten Wärme
das Kesselwasser weiter auf oft unerwünschte Werte auf,- insbesondere dann, wenn nur ein Teil des Kesselwassers, nämlich
der im oberen Teil des Kessels vorhandene Teil des Wassers,
diese zusätzliche Wärme allein aufnimmt und sich, da es spezifisch leichter ist, mit dem darunter liegenden kalten Wasser
nicht vermischt, sondern schichtet.

Der Erfindung liegt die neue, erfinderische Aufgabe zugrunde, eine sichere Temperaturregelung eines Hochleistungs-Gliederkessels auch bei extremen Durchströmungen 'großen oder kleinen d3n Kessel durchströmenden Wassermengen) zu gewährleisten* Insbesondere sc'l das Kesselwasser bereits beim Eintritt in die Vorlaufnabe gut durchmischt sein, so daß die dortige
Temperatur, die ja den Fühler des Thermostaten beeinflußt, repräsentativ für die Kesselwassertemperatur ist, und es soll eine lokale unerwünscht starke Erhitzung des Kesselwassers bei
Sperrung des Wasserdurchflusses unterbunden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochleistungs-Gliederkessel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Glied in an sich bekannter Weise (Fig. 4 der DAS 1 136 808) in seinen beiden Gliedseiten gleiche Erwärmungsbedingungen für das zirkulierende Wasser hat, daß der einzige Wasserlauf jeder
Gliedseite als Turbulenzen erzeugender, beispielsweise rohrartiger Wassermischraum ausgebildet ist und daß die wesentlich unmittelbar die Heizwärme des Brennstoffes speichernden Elemente sämtlich nur nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe angeordnäb sind.

Der Temperaturfühler des Thermostaten ist in üblicher Weise in der Vorlauf-Verbindungsnabe angeordnet, weil dort die höchsten Kesselwassertemperaturen auftreten. Jedoch soll das aus den
einzelnen Gliedern in diese Vorlauf-Verbindungsnabe gelangende Wasser bereits vermischt sein und eine homogene Temperaturver-

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- 4 teilung aufweisen.

Um sicherzustellen, daß das von den beiden Gliedseiten kommende Wasser die gleiche mittlere Temperatur aufweist, ist jedes Glied erfindungsgemäß derart aufgebaut, daß es in seinen beiden Gliedseiten gleiche Erwärmungsbedingungen für das zirkulierende Wasser hat; vorteilhaft und konstruktiv am einfachsten, nämlich ohne zusätzliche Einbauten, wird dies dadurch erreicht, daß jedes Glied symmetrisch zu der von den beiden übereinanderliegenden Verbindungsnaben aufgespannten Ebene ausgebildet ist. Hierdurch sind auf der Gas- und Wasserseite gleiche Bedingungen gegeben. Der Gliederkessel der DAS 1 136 808 zeigt, wie man den Fig. 1 und 3 entnimmt, einen Gliederkessel, dessen Mittelglieder in ihren beiden Gliedseiten ungleiche Erwärmungsbedingungen für das zirkulierende Wasser aufweisen.

Um eine Mischung des von jeder Hälfte des Gliedes der Vorlauf-Verbindungsnabe zuströmendei Wassers sicherzustellen, ist der einzige Wasserlauf jeder Gliedseite als Turbulenzen erzeugender Wassermischraum ausgebildet. Gemäß der DAS 1 136 dagegen ist der einzige Wasserlauf jeder Gliedseite, in dem sich gemäß der dortigen Fig. 3 die Wasserräume vereinigen, mit sich zur Nabe hin wesentlich erweiterndem Querschnitt ausgebildet, "as den Nachteil hat, daß eine hinreichend gute Vϊ-mischung nicht stattfinden kann.

Um schließlich ein Uberschwingen der Kesselwassertemperatur des erfindungscemäßen Kessels zu verhindern, sind die wesentlich unmittelbar die Heizwärme des Brennstoffer speichernden Elemente nur nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe angeordnet, so daß, sobald kein Rücklaufwasser mehr dem Kessel zugeführt wird, der Auftrieb des von den genannten Elementen aufgeheizten Wassers einen inneren Wasserkreislauf im Kessel derart sicherstellt, daß die Temperatur innerhalb des Kessels ausgeglichen

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bleibt und nicht örtlich zu hohe Temperaturen auftreten können. Es kommt hinzu, daß das Wasser im unteren Kesselbereich, also in der Nähe der Rücklauf-Verbindungsnabe, an kältesten ist, so dab es die nach Abschaltung des Erenners durch die genannten Elemente bewirkte Nachheizung gut aufnehmen kann. Gemäß der DAS 1 136 808 dagegen sind die Dichtleisten, die dort mit den Bezugszeichen 6 und 7 bezeichnet sind und die heizwänaespeichernden Elemente darstellen, sehr hoch und daher mit hoher Wärmekapazität ausgebildet und nicht nur nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe, sondern auch nahe der Vorlauf-Verbindungsnabe angeordnet.

Vorteilhaft sind auch diejenigen die Heizwärme des Brennstoffs unmittelbar speichernden Elemente, die zur Wärmespeicherung weniger wesentlich beitragen, nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe angeordnet.

Um die Wirkung der Wassermischräume noch zu steigern, bewährte es sich, wenn diese mindestens je einen Knick aufwei-r sen.

Auch ist es für die Mischung vorteilhaft, wenn bereits beim Übergang der Wassarräume in den jeweiligen Wassermischraum Turbulenzen erzeugt dadurch werden, daß die Wasserräume jeder Gliedseite winkelig an den Wassermischraum angeschlossen sind.

Ein besonders gutes Auffangen der Wärme, die von den wärmespeichernden Elementen der Heizgaszüge abgegeben wird, wird dann erreicht, wenn der vom Glied gebildete Abschnitt der Nachschaltheizfläche unterhalb des vom Glied gebildeten Abschnitts des Feuerraums liegt.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochleistungs-Gliederkessels ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hochlaistungs-Gliederkessel längs der Linie I-I von Fig. 2, 3 und 4, wobei die hinter der Schnittebene liegenden Rippen nicht dargestellt sind und

Fig. 2,3 und 4 je einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 1 längs der Lin:,e II - II, III - III bzw. IV- IV. Hinter der !Schnittebene liegende Teile sind hier nicht abgebildet.

Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Hochleistungs-Gliederkessel weist ein Vordergliiäd 2 mit einem Brenner 4, eir Hinterglied 6 sowie zwischen diesen be-Jen Endgliedern liegende Mittelglieder 8, 10, 12, 14, 13, 16, 17 und 18 auf. Der Weg der Heizgase ist mit den Pfeilen 20 bezeichnet; im Bereich des Hintergliedes 6 wenden die Heizgase im Feuerraum 21 ein erstes Mal um, strömen wieder nach vorne und treten dann durch die vordere Wendekammer 22 in den Vorströmzug 24 ein, der in einen Abgasstutzen mündet; in Fig. 4 erkennt man, daß es sich hierbei um zwei parallel liegende Vorströ:nzüge 24 und 26 handelt. Im Vorderglied 2 ist eine mit einem Deckel 23 verschlossene öffnung zur Reinigung der Züge.

Das Rücklaufwasser tritt durch den Rücklauf-Anschlußstutzen 28 in die Rücklauf-Verbindungsnabe 30 ein. Bereits im unteren Wasserraum 32 und im oberen Wasserraum 34 (vgl. Fig. 4) wird das Wasser erhitzt. Da die Erhitzung in den beiden Wasserräumen 32 und 34 im allgemeinen unterschiedlich sein wird, herrscht an den Vereinigungsstellen 36 und 38 dieser beiden Wasserräume eine stark inhomogene Temperaturverteilung. Das Wasser strömt weiter in den Misch-Wasserräumen 40und 41 aufwärts; außer der Länge dieser Mischwasserräume tragen vor allem die Knickstellen 42, 41 bzw. 46, 48 durch Turbulenzbildung erheblich zu einer guten Vermengung und Vermischung des Weissers

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bei, so daß das in den Vorlauf 50 eintretende Wasser gut vermischt ist und eine gleichmäßige Temperaturverteilung besitzt. Das Abführer, des Wassers erfolgt durch den Stutzen 27.

Zur Homogenisierung der Temperaturverteilung ist es erfindungswesentlich, daß der dargestellte Gliederkessel symmetrisch zu der Ebene, die von den übereinanderliegenden Verbindungsnaben 30 und 50 aufgespannt ist, aufgebaut ist, so daß in der rechten und in der linken Kesselhälfte genau die gleichen Erwärmungsverhältnisse und Mischbedingungen herrschen und infolgedessen das von rechts und von >inks in die Vorlauf-Verbindungsnabe 50 eintretende Wasser die gleiche Temperatur aufweist.

Wie man Fig. 2, 3 und 4 entnimmt, sind die die Wärme übertragung steigernden, wärmespeichernden Elemente, nämlich die Rippen 52 bzw. 54, an der feuerraumseitigen Wandung des Wasserraumes 34 und im Heizgaszug 24 nur in lern Bereich eingebaut, der vor der Vereinigungsstelle 36 bzw. 38 des unteren Wasserraumes 32 mit dem oberen Wasserraum 34 liegt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt längs der Linie II - II einen Schnitt durch das Hinterglied 6 und Fig. 3 längs der Linie III - III einen Schnitt durch das Vorderglied 2 mit der öffnung 1 für den Einbau des Brenners 4.

Im oberen Bereich des Hintergliedes 6 und des Vordergliedes 2 sind im Wasserraum Leitbleche 70, 72 und 74 angeordnet, welche auch in diesen beiden Endgliedern dafür sorgen, daß das in diesen Endgliedern aufwärtsströmende Wasser in den Wassermischräumen 140, 141 durch Turbulenzbildung vor Eintritt in die Vorlauf-Verbindungsnabe 50 durchmischt wird.

Eine gute Durchmischung wird hier insbesondere dadurch erzielt, daß das Wasser in den Wassermischräumen zunächst einen engen Kanal, dann eine Erweiterung mit Umlenkung und schließlich

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- 8 einen engen Kanal zur Vorlaufnabe hin durchströmt.

Im unteren Bereich sind c'ie Endglieder 2 und 6 ännlich ausgebildet wie die Mittelglieder.

Die Erfindung läßt sich auch auf Heizkessel anwenden, die nicht aus einzelnen Gliedern zusammensetzbar sind.

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Claims (7)

Ansprüche

1. Sammelheizungs-Glit-derkessel hoher Leistung für Betrieb mit strömenden Brennstoffen, wobei die Mittelglieder des Kessels Wasserräume aufweisen, die die obere Vorlauf-Verbindungsnabe mit der unteren Rücklauf-Verbindungsnabe verbinden, die Heizflächen (Feuerraum und/oder Nachschaltheizflachen) umgeben und auf ~a einer Gliedseite vor Anschluß an die Vorlauf-Verbindungsnabe zu je einent einzigen Wasserlauf zusammengefaßt sind* und wobei die Mittelglieder ferner von denHeizflachen getragene, unmittelbar die Heizwärme des Brennstoffes speichernde Elemente (Rippen, Stifte, Dicht- und/oder Umlenkleisten, Wirbeleinbauten od. dgl.) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Glied (6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18) in an sich bekannter Weise in seinen beiden Gliedseiten gleiche Erwärmuiigsbedingungen für das zirkulierende Wasser hat, daß der einzige Wasserlauf jeder Gliedseite als Turbulenzen erzeugender Wassermischraum (40, 41; 140, 141) ausgebildet ist und daß die wensentlich unmittelbar die Heizwärme des Brennstoffes speichernden Elemente (52, 54) sämtlich nur nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe (30) angeordnet sind.

2. Sammelheizungs-Gliederkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch diejenigen die Heizwärme des Brennstoffes unmittelbar speichernden Elemente, die zur Wärmespeicherung weniger wesentlich beitragen, nahe der Rücklauf-Verbindungsnabe

(30) angeordnet sind.

3. Sammelheizungs-Gliederkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrisch zu der von den beiden Verbindungsnaben (30, 50) aufgespannten Ebene aufgebaut ist.

4. Sammelheizungs-Gliederkessel nach Anspruch 1 oder folgenden , dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsnaben über-

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- 2 einander angeordnet sind.

5. Sairunelheizungs-Gliederkessel nach mindesten ainem der Ansprüche 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermischräume (40, 41; 140, 141) mindestens je einen Knick aufweisen.

6. Sammelheizungs-Gliederkes;el nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserräume jeder Gliedseite winkelig an den Wassermischraum angeschlossen sind.

7. ^ammelheizungs-Gliederkessel nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Glied gebildete Abschnitt der Nachschaltheizflache unterhalb des vom Glied gebildeten Abschnittes des Feuerraunies liegt.