EP0188741A2

EP0188741A2 - Heizungskessel

Info

Publication number: EP0188741A2
Application number: EP85115977A
Authority: EP
Inventors: Hans Dr. Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1986-07-30
Also published as: EP0188741A3; DE3502435A1

Abstract

Der Heizungskessel besteht aus einem mit Vor- und Rücklaufanschlußstutzen versehenen, wasserführenden Gehäuse, in dem die horizontal orientierte Brennkammer mit zum Rauchgasabzug führenden Nachschaltheizflächen angeordnet ist. Um im unteren Teil des wasserführenden Gehäuses eine Gliederung des wasserführenden Innenraumes (1) in einen vorderen und einen hinteren Bereich zu erreichen und die abzugsseitigen Trennwände der gasführenden Räume gegen den wasserführenden Raum hinsichtlich Kondensatbildung warm zu halten, ist der Heizungskessel nach der Erfindung derart ausgebildet, daß im unteren Teil des wasserführenden Innenraumes (1) des Gehäuses (2) eine den Innenraum (1) in einen hinteren und einen vorderen Bereich (3, 4) gliedernde Trennwand (5) und der von der Trennwand (5) abgeteilte vordere Bereich (4) des Innenraums (1) brennerseitig und den hinteren Bereich (3) abzugsseitig angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Heizungskesseuder genannten Art sind allgemein bekannt und in Benutzung, wobei unter solchen Heizungskesseln sowohl Heizkessel zuverstehen sind, bei denen die Nachschaltheizflächen in Form von Einzelzügen um die ganze Brennkammer herum angeordnet sind, als auch solche, bei denen die Nachschaltheizflächen in Form von Rohren, Taschen od. dgl., von einer brennerseitigen Umlenkkammer ausgehend, im wasserführenden Gehäuse oberhalb der Brennkammer angeordnet sind. Im Bemühen derartige HeizungskesseKals sogenannte Niedertemperatur- oder Tieftemperaturkessel betreiben zu können, sind in Rücksicht auf den dabei zu beachtenden Kondensatanfallbereits vielgestaltige Maßnahmen getroffen worden, um den möglichen Kondensatanfall zu reduzieren und/oder die dafürkritischen Bereiche "kondensatfest" zu machen. In diesem Zusammenhang ist es bspw. bereits bekannt, den Rücklaufanschlußstutzen in den Innenraum des wasserführenden Gehäuses hinein zu verlängern und dadurchdas Rücklaufwasser in den brennerseitigen heißen Bereich der Brennkammer zu leiten, wobei sogar gemäß DOS 32 10 327 in Betracht gezogen wurde, derartige Rücklaufanschlußstutzenverlängerungen im oberen Bereich der Brennkammer ausmünden zu lassen. Eine in bezug auf die Brennkammer klare Trennung des wasserführenden Innenraumes des Kesselgehäuses ist damit nicht gegeben und andererseits lassen es häufig die beengten Raumverhältnisse im Kesselgehäuse nicht zu, Leitungsführungen für die Einleitung des Rücklaufwassers im oben erwähnten Sinne überhaupt vorzusehen.
Ausgehend von einem Heizungskessel der eingangs genannten Art liegt demgemäß der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige Heizungskessel dahingehend mit einfachen Mitteln zu verbessern, daß im unteren Bereich der Brennkammer, d.h. im diese aufnehmenden Teil des wasserführenden Innenraumes eine hinsichtlich der Strömungsverhältnisse klare Gliederung in einen vorderen und einen hinteren Bereich erreicht werden kann mit der Maßgabe, daß der Bereich, in den der Rücklauf geleitet wird, den brennerseitigen Teil der Brennkammer umgibt.
Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen, insbesondere in bezug auf die vorerwähnten unterschiedlichen Kesselkonstruktionen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
Durch diese erfindungsgemäße und,wie ohne weiteres vorstellbar,konstruktiv sehr einfach zu verwirklichende Lösung ist dafür gesorgt, daß das relativ kalte Rücklaufwasser zwingend in den heißen, brennerseitigen Bereich des Innenraumes gelangt, wobei jedoch die sonst gegebene Möglichkeit zwingend unterbunden ist, daß solches noch nicht ausreichend aufgeheiztes Rücklaufwasser in den hier als hinteren Bereich bezeichneten Innenraum auf der anderen Seite der Trennwand gelangen kann, d.h., die dort befindlichen kondensatkritischen Bereiche bleiben immer ausreichend warm, und es konnte beobachtet werden, daß aufgrund dieser Maßnahme praktisch überhaupt, kein Kondensat mehr anfiel. Ungeachtet dessen steht natürlich nichts entgegen, diese Bereiche in bekannter Weise kondensatsicher auszubilden.
Nach VDI-Atlas 4. Auflage 1984 Ob "Konstruktive Hinweise für den Bau von Wärmeüberträgern" ist es zwar bekannt, in Gehäusen von Rohrbündelwärmetauschern Umlenkbleche anzuordnen, die aber eine reine Strömungsführungsfunktion haben, um zu gewährleisten, daß möglichst alle wärmeübertragungswirksamen Flächen beaufschlagt werden und ein möglichst langer Strömungsweg erreicht wird, d.h. mit der vorliegenden Lösung haben diese Umlenkbleche nichts zu tun.
Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel moderner Bauart mit der erfindungsgemäßen Trennwand;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Heizkessel gemäß Fig. 1 im Bereich der Trennwand;
Fig. 3 einen weiteren Längsschnitt durch einen Heizungskessel in etwas abgewandelter und ebenfalls bekannter Ausführungsform aber mit Trennwand;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel mit über der Brennkammer angeordneten Nachschaltheizflächen und
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Heizungskessel gemäß Fig. 4 im Bereich der Trennwand.

Beim Heizungskessel nach den Fig. 1, 2 handelt es sich um einen Kessel, bei dem im Innenraum 1 des wasserführenden Gehäuses 2 innerhalb einer zylindrischen Trennwand zwischen wasserführendem Innenraum und gasführendem Raum die Brennkammer 9 angeordnet ist, um die herum die Nachschaltheizflächen 14 in Form von durch Rippen gegliederten Einzelzügen angeordnet sind, die zum Rauchgasabzug 19 führen. Wie insbesondere aus Fig. 1 erkennbar, ist dabei im unteren Teil des wasserführenden Innenraums 1 des Gehäuses 2 eine den Innenraum 1 in einen hinteren und vorderen Bereich 3, 4 gliedernde Trennwand 5 angeordnet, wobei der von der Trennwand 5 abgeteilte vordere Bereich mit 4 und der hintere, abzugsseitige Bereich mit 3 bezeichnet ist. Abgesehen davon, daß der Rücklaufanschlußstutzen 10 natürlich unmittelbar am Gehäuse 2 in den Bereich 4 einmündend angeschlossen werden kann, wird aber die dargestellte Ausführungsform bevorzugt, bei der der Rücklaufanschlußstutzen 10, wie allgemein üblich, an der Rückwand des Gehäuses 2 angeordnet ist. Dieser Rücklaufanschlußstutzen 10 ist jedoch bis zur Trennwand 5 verlängert und mit seinem Ende 10' mit den Rändern einer in der Trennwand angeordneten Rücklaufeinströmöffnung 11 verbunden. Die Trennwand 5 erstreckt sich, wie ebenfalls erkennbar, in vertikaler Richtung bis etwa zur horizontalen Mittellängsebene 8 der Brennkammer 9. Durch die Anordnung dieser Trennwand 5 wird also verhindert, daß sich das einströmende Rücklaufwasser nicht in den abzugsseitigen Bereich des Innenraumes 1, der hier als hinterer Bereich 3 bezeichnet ist, ausbreiten und diesen Bereich unerwünscht abkühlen kann. Soweit eine Abströmung aus diesem Bereich 3 erfolgt, der keine unmittelbare Zufuhr durch Rücklaufwasser erhalten kann, strömt bereits ausreichend erwärmtes Wasser aus dem Bereich 4 in den Bereich 3 nach, was allerdings nur über die Oberkanten 5' der Trennwand 5 erfolgen kann, die somit gewissermaßen im Sinne eines Wehres wirkt. Die Strömungstendenzen innerhalb des gesamten wasserführenden Innenraumes 1 und insbesondere in den Bereichen 3, 4 bezeichneten Teilen des In-. nenraumes, sind mit Pfeilen angedeutet.
Für notwendige Entleerungsfälle sind derartige Kessel bekanntlich mit Ablaufanschlüssen 20 versehen, die in der Regel ebenfalls an der Rückwand des Heizungskessels angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung könnte das brennerseitig hinter der Trennwand 5 befindliche Kesselwasser durch den hinteren Ablaufstutzen 20 nicht mehr abgelassen werden, und es müßte auch für den Bereich 4 an geeigneter Stelle ein solcher Ablaufstutzen 20 vorgesehen werden, was grundsätzlich möglich wäre. Vorteilhaft wird aber, da dies, wie sich gezeigt hat, keinen negativen Einfluß auf den beabsichtigten Zweck hat, die Trennwand 5 an der tiefsten Stelle 6 mit einer kleinen Ablauföffnung 7 versehen, die einerseits einen Ablauf des Wassers auch aus dem vorderen Bereich 4 zuläßt, die andererseits aber nur einen verschwindend geringen und nicht störenden Teil relativ kalten Rücklaufwassers in den Vorlaufbereich 3 zuläßt. Die Form und Erstreckung der Trennwand 5 ist deutlich aus Fig. 2 erkennbar, die im übrigen nicht zwingend mit der zylindrischen, den gasführenden Raum umschließenden Wand fest verbunden sein muß. Ein diesbezüglich ggf. vorhandener schmaler Spalt beeinträchtigt den gewünschten Effekt, wie sich gezeigt hat, ebenfalls nicht.
Der Heizkessel nach Fig. 3 weicht nur insofern von dem gemäß Fig. 1 ab, als hierbei hinter den Nachschaltheizflächen 14, die die Brennkammer 9 umgeben, durchmesserreduziert eine ringzylindrische Nachschaltheizfläche 14' vorgesehen ist, und sowohl Rücklaufanschlußstutzen 10 und Vorlaufanschlußstutzen 17 gemeinsam oben am wasserführenden Gehäuse 2 angeordnet sind. Wie erkennbar, ist auch hierbei der wasserführende Innenraum 1 in einen vorderen Bereich 4 und einen hinteren Bereich 3 geteilt, wobei vorteilhaft zur Ausbildung und Anordnung der Trennwand 5 die für den durchmessergrößeren Brennkammerteil erforderliche Rückwand 5" ausgenutzt wird, d.h., ab horizontaler Mittellängsebene 8 wird die Rückwand 5" einfach so verbreitert zugeschnitten, daß ihre Außenkontur der Innenkontur des Außenmantels 2' des wasserführenden Gehäuses 2 entspricht. Auch hierbei ergeben sich zwei Überlaufränder 5' vom Bereich 4 zum Bereich 3. Die Strömungsorientierung in einem solchen Heizkessel ist ebenfalls mit Pfeilen angedeutet.
Das beschriebene Prinzip der Gliederung des Innenraumes 1 in einen vorderen Bereich 4 und einen hinteren Bereich 3 ist auch ohne weiteres an Heizkesseln verwirklichbar, bei denen die Nachschaltheizflächen 14 bspw. in Form eines Rohrbündels oberhalb der Brennkammer 12 verlaufen und sich von einer überströmkammer 18 zum Rauchgasabzug 19 bzw. einer Rauchgassammelkammer 19' erstrecken und wobei die Vor-und Rücklaufanschlußstutzen 17, 10 oben am Gehäuse 2 angeordnet sind. Bezüglich der Ausbildung und Anordnung der Trennwand 5 und der Gliederung des wasserführenden Innenraumes im unteren Bereich der Brennkammer 12 in einen vorderen Bereich 4 und einen hinteren Bereich 3 gilt das gleiche wie bereits dargelegt. Die Strömungsorientierung innerhalb eines solchen Kessels ist auch hierbei mit Pfeilen angedeutet. Um hierbei den erwünschten Effekt zu erzielen, ist es in Weiterbildung und in Rücksicht auf die abzugsseitig nähere Anordnung des Rücklaufstutzens 10 zweckmäßig, in bezug auf die die Brennkammer 12 im unteren Bereich umfassende Trennwand 5 über dieser und unter der Ausmündung 13 des Rücklaufanschlußstutzens 10 ein die Nachschaltheizflächen 14 von oben her zum Teil umfassende Rücklaufeinströmkammer 15 anzuordnen und deren Ausströmöffnungen 16 vorteilhaft in Richtung und in bezug auf die Trennwand 5 in den vorderen Bereich des Innenraumes 1 zu orientieren. Dies ist einfach dadurch zu bewerkstelligen, daß man, wie aus Fig. 4 erkennbar, die beiden als Breitschlitzöffnungen zu bezeichnenden Ausströmöffnungen 16 der Rücklaufeinströmkammer 15 etwa zur Hälfte über dem hinteren Bereich 3 mit einer Blechabkantung 16' verschließt. Bei umgekehrter Anordnung von Rücklauf- und Vorlaufanschlußstutzen 10, 17, wäre die Anordnung einer Rücklaufeinströmkammer nicht zwingend erforderlich, und es würde die Anordnung eines kleinen Abschirmbleches im Sinne der Fig. 3 ausreichen, um nicht unmittelbar kaltes Rücklaufwasser an die in diesem Bereich sehr heißen Rohre der Nachschaltheizfläche 14 gelangen zu lassen.

Claims

1. Heizungskessel, bestehend aus einem mit Vor- und Rücklaufanschlußstutzen versehenen, wasserführenden Gehäuse, in dem die horizontal orientierte Brennkammer mit zum Rauchgasabzug führenden Nachschaltheizflächen angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet , daß im unteren Teil des wasserführenden Innenraumes (1) des Gehäuses (2) eine den Innenraum (1) in einen hinteren und einen vorderen Bereich (3, 4) gliedernde Trennwand (5) und der von der Trennwand (5) abgeteilte vordere Bereich (4) des Innenraumes (1) brennerseitig und der hintere Bereich (3) abzugsseitig angeordnet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch ge-kennzeichnet , daß die Trennwand (5) an ihrer tiefsten Stelle (6) mit einer Ablauföffnung (7) versehen ist.

3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Trennwand (5) in vertikaler Richtung bis zur horizontalen Mittellängsebene (8) der Brennkammer (9) erstreckt.

4. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit rückwandseitig angeordnetem Vor- und Rücklaufanschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet , daß der Rücklaufanschlußstutzen (10) bis zur Trennwand (5) verlängert und mit seinem Ende (10') mit den Rändern einer in dieser angeordneten Rücklaufeinströmöffnung (11) verbunden ist.

5. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit sich oberhalb der Brennkammer von einer überströmkammer zur Rauchgassammelkammer erstreckenden Nachschaltheizflächen und oben am Gehäuse angeordnetem vorderen Vorlauf- und zur Abzugsseite weiter hinten angeordnetem Rücklaufanschlußstutzen, dadurch gekenn- zeichnet, daß in bezug auf die die Brennkammer (12) im unteren Bereich umfassende Trennwand (5) über dieser und unter der Ausmündung (13) des Rücklaufanschlußstutzens (10) eine die Nachschaltheizflächen (14) von oben her zum Teil umfassende Rücklaufeinströmkammer (15) angeordnet ist.

6. Heizungskessel nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet , daß die Ausströmöffnungen (16) der Rücklaufeinströmkammer (15) in Richtung und in bezug auf die Trennwand (5) in den vorderen Bereich (4) des Innenraumes (1) orientiert angeordnet sind.