AT505161A4

AT505161A4 - Heizkessel

Info

Publication number: AT505161A4
Application number: AT17592007A
Authority: AT
Original assignee: Hofer Erich Ing
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-11-15
Also published as: AT505161B1; EP2056035A1

Description


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(35 282) II
Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel mit einer Brennkammer und einem einen Vor- und einen Rücklauf für einen Wärmeträger aufweisenden Wärmetauscher, der ein an einer Umfangsseite der Brennkammer angeordnetes Gehäuse zur Aufnahme des Wärmeträgers und dieses Gehäuse in mehreren Zügen vertikal durchsetzende Rohrbündel zur Führung der Abgase aus der Brennkammer umfasst.
Zur Erwärmung eines Wärmeträgers, üblicherweise Wasser, mit Hilfe der fühlbaren Abwärme der in der Brennkammer eines Heizkessels anfallenden Abgase ist es bekannt (AT 005 583 U1), einen Wärmetauscher mit einem Gehäuse einzusetzen, dem der zu erwärmende Wärmeträger über einen Rücklauf zugeführt und über einen Vorlauf abgezogen wird.

   Das auf einer Umfangsseite der Brennkammer vorgesehen Gehäuse wird von Rohrbündeln zur Abgasführung durchsetzt, die wenigstens zwei Züge bilden, nämlich einen abwärts und einen aufwärts gerichteten Zug. Abgase aus der Brennkammer werden über eine obere Umlenkkammer dem abwärts gerichteten Zug und über eine untere Umlenkkammer dem aufwärts gerichteten Zug zugeführt und mit Hilfe eines Saugzuggebläses abgezogen. Während des Durchströmens der das Gehäuse durchsetzenden Rohre der Rohrbündel wird der Wärmeträger im Gehäuse durch Wärmeaustausch erwärmt.

   Allerdings ist die Regelung solcher Wärmetauscher wegen der vergleichsweise grossen Masse des zu erwärmenden Wärmeträgers träge, was sich vor allem bei Heizkesseln für Stückeligen Brennstoff, insbesondere für Holzpellets nachteilig bemerkbar macht.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass sich eine vorteilhafte Regelung des Wärmetauschers ergibt.

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Die Erfindung löst die gestellt Aufgabe dadurch, dass zwischen der Brennkammer und einem die Brennkammer zumindest teilweise umschliessenden Mantel ein an den Rücklauf des Wärmeträgers angeschlossener Strömungsraum vorgesehen ist, der über Durchtrittsöffnungen mit dem Gehäuse des Wärmetauschers in Strömungsverbindung steht, dass das Gehäuse die Brennkammer oben übergreift und dass die Rohre des das Gehäuse in diesem Bereich durchsetzenden Rohrbündels in die Brennkammer münden.
Durch den Strömungsraum zwischen der Brennkammer und dem die Brennkammer zumindest teilweise umschliessenden Mantel werden in an sich bekannter Weise zusätzliche Wärmetauscherflächen gewonnen, die wegen des Anschlusses dieses Strömungsraumes an den Rücklauf des Wärmeträgers für eine rasche Aufwärmung des Wärmeträgers aus dem kalten Rücklauf sorgen.

   Dazu kommt, dass sich über die Durchtrittsöffnungen zwischen diesem Strömungsraum und dem Gehäuse des eigentlichen Wärmetauschers bei geschickter Anordnung der Druchtrittsöffnungen eine Konvektionsströmung einstellen kann, die die vorteilhafte Erwärmung des Wärmeträgers unterstützt. Eine solche vorteilhafte Anordnung der Durchtrittsöffnungen ergibt sich immer dann, wenn der Strömungsraum zwischen der Brennkammer und dem sie umschliessenden Mantel sowohl in einem unteren als auch in einem oberen Bereich über die Durchtrittsöffnungen mit dem Gehäuse in Strömungsverbindung steht.
Es bilden sich daher insgesamt einfache Regelungsverhältnisse für den Wärmeaustausch aus, die ein vergleichsweise geringes Aufnahmevolumen für den Wärmeträger im Bereich des Wärmetauschers und damit eine erhebliche Gewichtseinsparung ermöglichen,

   ohne einen Leistungsverlust des Wärmetauschers in Kauf nehmen zu müssen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass durch den unmittelbaren Anschluss der Rohre des Rohrbündels für den ersten Zug des Wärmetauschers an die Brennkammer aufgrund des die Brennkammer oben übergreifenden Gehäuses die Abgase unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Brennkammer ohne eine sonst erforderliche Umlenkung unter optimaler Ausnützung des Platzangebotes für die Erwärmung des Wärmeträgers genützt werden können.
Ist der Vorlauf des Wärmeträgers an einen das Gehäuse des Wärmetauschers zumindest teilweise umschliessenden Sammelraum angeschlossen, der sich in den Bereich von die Züge der Rohrbündel oben verbindenden Umlenkkammern erstreckt,

   so kann die fühlbare Abwärme der Abgase aus der Brennkammer auch im Bereich dieser Umlenkkammern zur Erwärmung des Wärmeträgers herangezogen werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Heizkessel im Bereich der Brennkammer und des Wärmetauschers in einer schematischen, zum Teil aufgerissenen Seitenansicht, Fig. 2 diesen Heizkessel in einem Schnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1 und Fig. 3 eine zum Teil aufgerissenen Draufsicht auf den Heizkessel im Bereich der Brennkammer und des Wärmetauschers.
Der Heizkessel gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine über einen Stufenrost 1 angeordnete Brennkammer 2 auf, die teilweise von einem Mantel 3 umschlossen wird.

   Zwischen dem Mantel 3 und der Brennkammer 2 ergibt sich ein Strömungsraum 4, der über eine Anschlusskammer 5 mit dem Rücklauf 6 eines Wärmeträgers, üblicherweise Wasser, verbunden ist, das mit Hilfe eines über die Abgase aus der Brennkammer 2 beheizten Wärmetauschers 7 erwärmt wird. Der Vorlauf für den Wärmeträger ist mit 8 bezeichnet. Der Wärmetauscher 7 umfasst ein an einer Umfangsseite der Brennkammer 2 angeordnetes Gehäuse 9 zur Aufnahme des Wärmeträgers sowie das Gehäuse 9 vertikal in mehreren Zügen durchsetzende Rohrbündel 10, 11 und 12, die über obere und unter Umlenkkammern 13 und 14 miteinander verbunden sind.

   Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass das Gehäuse 9 die Brennkammer 2 oben übergreift, sodass die Rohre des Rohrbündels 10 des ersten Zuges in die Brennkammer 2 münden, wie dies insbesondere den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist. Über die Umlenkkammer 13 werden die Abgase durch das Rohrbündel 11 eines abwärtsführenden Zuges zur Umlenkkammer 14 und von der Umlenkkammer 14 in einen durch eine Trennwand 15 von der Umlenkkammer 13 getrennten Sammelraum 16 geführt, der über ein Abgasrohr 17 mit einem Sauggebläse verbunden ist.
Die Strömungsverbindung zwischen dem Strömungsraum 4 innerhalb des die Brennkammer 2 teilweise umschliessenden Mantels 3 und dem Gehäuse 9 des Wärmetauschers 7 erfolgt durch Durchtrittsöffnungen 18, die sowohl in einem unteren als auch in einem oberen Bereich des Strömungsraumes 4 vorgesehen sind.

   Aufgrund dieser Strömungsverbindung zwischen dem Gehäuse 9 des Wärmetauschers 7 und dem Strömungsraum 4 kann sich zwischen dem Gehäuse 9 und dem Strömungsraum 4 eine Konvektionsströmung für den Wärmeträger aufbauen, die für eine vorteilhafte Erwärmung des Wärmeträgers auch dann sorgt, wenn kein erwärmter Wärmeträger über den Vorlauf 8 aus dem Wärmetauscher 7 entnommen wird. Um die fühlbare Wärme der Abgase aus der Brennkammer 2 vorteilhaft zu nützen, kann der Vorlauf 8 an einen Sammelraum 19 angeschlossen werden, der das Gehäuse 9 des Wärmetauschers 7 zumindest teilweise umschliesst und sich in den Bereich der oberen Umlenkkammer 13 erstreckt, sodass zwischen der Umlenkkammer 13 und dem Sammelraum 19 ein zusätzlicher Wärmeaustausch von den Abgasen auf den Wärmeträger erfolgt.

   Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 9 und dem Sammelraum 19 erfolgt über Durchtrittsöffnungen 20.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, A-4020 Linz (35 282) II P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Heizkessel mit einer Brennkammer und einem einen Vor- und einen Rücklauf für einen Wärmeträger aufweisenden Wärmetauscher, der ein an einer Umfangsseite der Brennkammer angeordnetes Gehäuse zur Aufnahme des Wärmeträgers und dieses Gehäuse in mehreren Zügen vertikal durchsetzende Rohrbündel zur Führung der Abgase aus der Brennkammer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennkammer (2) und einem die Brennkammer (2) zumindest teilweise umschliessenden Mantel (3) ein an den Rücklauf (6) des Wärmeträgers angeschlossener Strömungsraum (4) vorgesehen ist, der über Durchtrittsöffnungen (18) mit dem Gehäuse (9) des Wärmetauschers (7) in Strömungsverbindung steht, dass das Gehäuse (9) die Brennkammer (2) oben übergreift und dass die Rohre des das Gehäuse (9) in diesem Bereich durchsetzenden Rohrbündels (10) in die Brennkammer (2) münden.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (4) zwischen der Brennkammer (2) und dem sie umschliessenden Mantel (3) sowohl in einem unteren als auch in einem oberen Bereich über Durchtrittsöffnungen (18) mit dem Gehäuse (9)in Strömungsverbindung steht.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauf (8) des Wärmeträgers an einen das Gehäuse (9) des Wärmetauschers (7) zumindest teilweise umschliessenden Sammelraum (19) angeschlossen ist, der sich in den Bereich von die Züge der Rohrbündel (10, 11) oben verbindenden Umlenkkammern (13) erstreckt.

Linz, am 30. Oktober 2007 Ing. Erich Hofer durch:

Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, A-4020 Linz