EP0693661A1 - Gusseiserner Gliederheizkessel - Google Patents

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EP0693661A1
EP0693661A1 EP95109174A EP95109174A EP0693661A1 EP 0693661 A1 EP0693661 A1 EP 0693661A1 EP 95109174 A EP95109174 A EP 95109174A EP 95109174 A EP95109174 A EP 95109174A EP 0693661 A1 EP0693661 A1 EP 0693661A1
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EP
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water
boiler
return
hub
sectional
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Hartmut Assmann
Helmut Abel
Erich Klein
Alex Dr. Ing. Müller
Wilfried Sikorra
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Bosch Thermotechnik GmbH
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Buderus Heiztechnik GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/30Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle being built up from sections
    • F24H1/32Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle being built up from sections with vertical sections arranged side by side
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/0036Dispositions against condensation of combustion products
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/12Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters

Definitions

  • the invention relates to a cast iron sectional boiler according to the preamble of claim 1.
  • a sectional boiler of this type is shown and described in DE 42 20 987 C2.
  • the boiler described in more detail there is a boiler with an atmospheric gas burner.
  • the heating gases rise vertically.
  • the water hub itself is located in an upper corner area. From here, the cool return water flows downwards outside and inside as heated water upwards. The desired guidance of the water flows is achieved by means of separating and guiding ribs within the water space.
  • the invention has for its object to provide a sectional boiler of this type in which no cool return water reaches the combustion chamber and heating gas draft walls in the not yet sufficiently preheated state.
  • sectional boiler according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1.
  • the boiler is designed so that mixing zones are deliberately formed to the side of the water hub arranged centrally above the combustion chamber within the water chamber. These are designed so that the cool return water penetrates and mixes with the rising hot boiler water before it then sinks into the lower boiler area. The sinking will also take place laterally from the side mixing zones, so that cooler water is not initially applied directly to the combustion chamber walls. It is important that the return water also enters these mixing zones. This is served by a shielding element in or below the water hub, which prevents a direct waste heat flow from the cool return water and directs it into the mixing zones located to the side of the water hub.
  • the shielding element can be cast on as a shell-shaped separating rib or as an overall loose part below the water hub in the water space. It is possible to form the separating rib from cast-on rib sections and to insert loose insert parts between them. The cool return water must flow over the bowl-shaped separating rib and in this way is forced into the side mixing zones.
  • Inserted pipes with lateral flow openings allow the cool return water to enter the mixing zones in an even more targeted manner.
  • the return is connected at the end to an end link.
  • the flow can branch off from the upper area of the water space.
  • An end branch of the flow parallel to the return connection is also possible.
  • a special connector enables this type of connection.
  • the boiler element has water channels 1 to form a combustion chamber 2 and a heating gas train 3.
  • the water channels 1 open into an upper water hub 4.
  • Both the boiler return 5 and the boiler flow 6 are connected to this.
  • the boiler flow 6 either branches off from one of the boiler sections upwards (FIG. 3) or at the end next to the boiler return 5 (FIG. 4). The latter is done via a connector 7 to which the safety forward and return 8, 9 is connected.
  • Mixing zones 10 are formed on both sides of the upper water hub 4, in which the inflowing hot boiler water and the cooler return water intersect.
  • the return water is raised in temperature before it reaches the lower areas of the boiler.
  • a shielding element ensures that the return water actually gets into the mixing zones 10 and does not immediately sink to the wall of the combustion chamber 2.
  • This can consist of molded separating ribs 11 in the water space (Fig. 2). It is also possible to insert a half-shell into the water hub 4 (not shown).
  • a tube 12 in the water hub 4 also fulfills this purpose, with lateral flow openings 13 allowing the cool return water to exit only into the mixing zones 10 (FIGS. 3 + 4).
  • a lower water hub 14 only serves to connect the boiler sections to one another and to equalize water between the sections, but not to connect the heating network.

Abstract

Durch den Anschluß des Kesselvorlaufs (6) und des Kesselrücklaufs (5) an eine obere Wassernabe (4) erfolgt eine Vorwärmung des eintretenden kühlen Rücklaufwassers, bevor es auf die Brennraumwände auftrifft. Taupunktunterschreitungen auf der Heizgasseite werden dadurch verhindert. Um den Effekt der Vorwärmung zu optimieren, werden seitlich der oberhalb des Brennraumes (2) angeordneten Wassernabe (4) Mischzonen (10) geschaffen, in welchen sich das kühle Rücklaufwasser mit dem aufgeheizten Vorlaufwasser mischt. Abschirmelemente, etwa in Form von angegossenen Trennrippen (11) oder von eingeschobenen Rohren (12) mit seitlichen Strömungsöffnungen (13) sorgen dafür, daß das Rücklaufwasser in die Mischzonen eintritt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen gußeisernen Gliederheizkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein Gliederheizkessel dieser Art ist in der DE 42 20 987 C2 dargestellt und beschrieben. Die Wasserkanäle, die den Brennraum und die Heizgaszüge bilden, münden dabei in eine große obere Wassernabe. An diese ist sowohl der Kesselvorlauf als auch der Kesselrücklauf angeschlossen. Bei dem dort näher beschriebenen Heizkessel handelt es sich um einen Kessel mit atmosphärischem Gasbrenner. Dabei steigen die Heizgase senkrecht nach oben. Die Wassernabe selbst liegt in einem oberen Eckbereich. Von hier strömt das kühle Rücklaufwasser außen nach unten und innen als aufgeheiztes Wasser nach oben. Durch Trenn- und Leitrippen innerhalb des Wasserraumes wird eine gewünschte Lenkung der Wasserströmungen erreicht.
  • Ein besonderes Problem besteht bei Heizkesseln mit Gebläsefeuerung. Hier liegt die Wassernabe mittig oberhalb des Brennraumes. Das einströmende kühle Rücklaufwasser strömt nicht von selbst in die seitlichen Bereiche. Es wird vielmehr wegen seiner größeren Wichte absinken und im noch nicht ausreichend vorgewärmten Zustand auf die Brennraumwände gelangen. Obwohl bereits ein gewisser Mischeffekt zwischen dem kühlen Rücklaufwasser und dem heißeren Vorlaufwasser vorhanden ist, reicht dieser doch nicht aus, Taupunktunterschreitungen auf der Heizgasseite ganz zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gliederheizkessel dieser Art zu schaffen, bei dem kein kühles Rücklaufwasser im noch nicht ausreichend vorgewärmten Zustand auf die Brennraum- und Heizgaszugwände gelangt.
  • Der erfindungsgemäße Gliederheizkessel besitzt die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale.
  • Der Kessel ist so gestaltet, daß bewußt seitlich der mittig oberhalb des Brennraumes angeordneten Wassernabe Mischzonen innerhalb des Wasserraumes gebildet sind. Diese sind so ausgeführt, daß das kühle Rücklaufwasser jedenfalls das aufsteigende heiße Kesselwasser durchdringt und sich mit diesem vermischt, bevor es dann in den unteren Kesselbereich absinkt. Das Absinken wird aus den seitlichen Mischzonen auch seitlich erfolgen, so daß zunächst nicht unmittelbar die Brennraumwände mit kühlerem Wasser beaufschlagt werden. Es ist wichtig, daß das Rücklaufwasser auch in diese Mischzonen gelangt. Dem dient ein Abschirmelement in oder unterhalb der Wassernabe, welches eine direkte Abwärmsströmung des kühlen Rücklaufwassers verhindert und eine Lenkung in die seitlich der Wassernabe liegenden Mischzonen bewirkt.
  • Das Abschirmelement kann als schalenförmige Trennrippe oder als Gesamtlosteil unterhalb der Wassernabe im Wasserraum angegossen sein. Dabei ist es möglich, die Trennrippe aus angegossenen Rippenpartien zu bilden und lose Einsatzteile zwischenzufügen. Das kühle Rücklaufwasser muß die schalenförmige Trennrippe überströmen und kommt auf diese Weise zwangsweise in die seitlichen Mischzonen.
  • Denselben Zweck erfüllt auch eine Halbschale, die von der Stirnseite eingeschoben wird und alle Kesselglieder durchdringt. Das erlaubt ein Nachrüsten und ein späteres Anpassen an die sich einstellenden Gegebenheiten im Wasserraum.
  • Eingeschobene Rohre mit seitlichen Strömungsöffnungen ermöglichen ein noch gezielteres Eintreten des kühlen Rücklaufwassers in die Mischzonen.
  • Der Rücklauf wird jedenfalls stirnseitig an ein Endglied angeschlossen. Der Vorlauf kann vom oberen Bereich des Wasserraumes abzweigen. Auch ein stirnseitiger Abzweig des Vorlaufs parallel zum Rücklaufanschluß ist möglich. Ein spezielles Anschlußstück ermöglicht diese Anschlußart.
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:
    • Fig. 1: Die Vorderansicht eines Kesselgliedes,
    • Fig. 2: Den Schnitt A-A aus Fig. 1,
    • Fig. 3 + 4: Zwei vergrößerte Versionen des oberen Nabenbereiches eines Gliederkessels im Schnitt.
  • Das Kesselglied besitzt Wasserkanäle 1 zur Ausbildung eines Brennraumes 2 und eines Heizgaszuges 3. Die Wasserkanäle 1 münden in eine obere Wassernabe 4. An diese ist sowohl der Kesselrücklauf 5 als auch der Kesselvorlauf 6 angeschlossen. Der Kesselvorlauf 6 zweigt entweder von einem der Kesselglieder nach oben ab (Fig. 3) oder stirnseitig neben dem Kesselrücklauf 5 (Fig. 4). Letzteres erfolgt über ein Anschlußstück 7, an das auch der Sicherheitsvor- und -rücklauf 8, 9 angeschlossen ist.
  • Beiderseit der oberen Wassernabe 4 sind Mischzonen 10 gebildet, in denen sich das aufströmende heiße Kesselwasser und das kühlere Rücklaufwasser kreuzen. Dabei erfolgt eine Temperaturanhebung des Rücklaufwassers, bevor dieses in die unteren Bereiche des Kessels gelangt. Dafür, daß das Rücklaufwasser auch tatsächlich in die Mischzonen 10 gelangt und nicht sofort auf die Wand des Brennraumes 2 absinkt, sorgt ein Abschirmelement. Dieses kann aus angegossenen Trennrippen 11 im Wasserraum bestehen (Fig. 2). Es ist auch möglich, eine Halbschale in die Wassernabe 4 einzuschieben (nicht dargestellt). Auch ein Rohr 12 in der Wassernabe 4 erfüllt diesen Zweck, wobei seitliche Strömungsöffnungen 13 einen Austritt des kühlen Rücklaufwassers nur in die Mischzonen 10 hinein zuläßt (Fig. 3 + 4). Eine untere Wassernabe 14 dient nur der Verbindung der Kesselglieder untereinander und einem Wasserausgleich zwischen den Gliedern, jedoch nicht dem Anschluß des Heizungsnetzes.

Claims (8)

  1. Gußeißerner Gliederheizkessel aus vertikalen Kesselgliedern mit Wasserkanälen zur Ausbildung eines Brennraumes und eines Heizgaszuges, welche in eine obere dem Anschluß sowohl des Kesselvorlaufs als auch des Kesselrücklaufs dienende Wassernabe einmünden,
    dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der oberhalb des Brennraumes (2) angeordneten Wassernabe (4) Mischzonen (10) innerhalb des Wasserraumes gebildet sind und daß ein Abschirmelement eine direkte Abwärtsströmung des kühlen Rücklaufwassers verhindert und eine Lenkung in die seitlich der Wassernabe (4) liegenden Mischzonen (10) bewirkt.
  2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement als schalenförmige Trennrippe (11) unterhalb der Wassernabe (4) innerhalb des Wasserraumes angegossen ist.
  3. Gliederheizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die schalenförmige Trennrippe aus angegossenen Rippenpartien und zwischengefügten Einsatzteilen besteht.
  4. Gliederheizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement als eine in die Wassernabe von der Stirnseite her eingeschobene, alle Wassernaben benachbarter Kesselglieder durchdringende Halbschale ausgebildet ist.
  5. Gliederheizkessel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement als ein in die Wassernabe von der Stirnseite (4) her eingeschobenes, alle Wassernaben benachbarter Kesselglieder durchdringendes Rohr (12) mit seitlichen Strömungsöffnungen (13) ausgebildet ist.
  6. Gliederheizkessel nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß an das Rohr (12) stirnseitig der Kesselrücklauf (5) angeschlossen ist und daß vom oberen Bereich des das Rohr (12) umgebenden Wasserraumes der Kesselvorlauf (6) abzweigt.
  7. Gliederheizkessel nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselvorlauf (6) von einem der Kesselglieder nach oben abzweigt.
  8. Gliederheizkessel nach Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch stirnseitig aufgesetztes Anschlußstück (7) mit je einem vom Kesselrücklauf (5) zum Rohr (12) und vom umgebenden Wasserraum zum Kesselvorlauf (6) und gleichzeitig zum Sicherheitsvor- und -rücklauf (8, 9) führenden Bereich.
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