CH385454A

CH385454A - Kessel

Info

Publication number: CH385454A
Application number: CH330060A
Authority: CH
Inventors: Gossalter Rene
Original assignee: Gossalter Rene
Priority date: 1960-03-23
Filing date: 1960-03-23
Publication date: 1964-12-15

Description

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Kessel Die Erfindung betrifft einen Kessel, bei welchem zwei in voneinander getrennten, äusseren Systemen strömende Flüssigkeiten, z. B. Brauchwasser und Wasser für eine Zentralheizung, über von der Flamme oder von den Verbrennungsgasen bestrichene Flächen erwärmt werden und bei welchem innerhalb des Kessels liegende, den Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten ermöglichende Wärmeaustauschflächen vorgesehen sind.

Heizkessel zur gleichzeitigen Erhitzung des Wärmeträgers für Zentralheizungen und von Brauchwasser sind durchaus bekannt, jedoch wird in den bekannten Konstruktionen lediglich der Wärmeträger für das Zentralheizungssystem durch die in unmittelbarer Berührung mit den Heizgasen stehenden Heizflächen erwärmt, während das Brauchwasser seinerseits die Wärme erst von jenem Wärmeträger erhält, und zwar durch Vermittlung von Wärme- übertragungsflächen zwischen diesen beiden Flüssigkeiten.

Die Übertragung der Wärme von Wasser oder einem anderen Wärmeträger der Zentralheizung ist von einem Temperaturabfall begleitet, und zwar in Abhängigkeit von der Wirksamkeit der Wärme- übertragung, so dass das Brauchwasser - in Abhängigkeit vom Verbrauch - immer eine geringere Temperatur aufweist als der Wärmeträger der Zentralheizung. Dies ist aber häufig unerwünscht, und das Brauchwasser muss zusätzlich durch weitere elektrisch oder mit Gas betriebene Boiler erwärmt werden. Weiter sind sehr grosse Oberflächen in den Wärmetauschern erforderlich, um den Temperaturabfall zwischen dem Wärmeträger der Zentralheizung und dem Brauchwasser möglichst niedrig zu halten.

Wenn Heizwasser nur während weniger Stunden am Tage gebraucht wird, werden in vielen Fällen grosse Speicher vorgesehen, welche während Zeiten geringen Verbrauches mit verhältnismässig schwachen Übertragungsleistungen aufgeheizt werden.

Zusätzlich zu den Speicherverlusten treten hierbei auch erhebliche Verluste infolge der grossen äusseren Oberfläche auf. Die Speicher müssen so ausgelegt werden, dass sie den grössten erforderlichen Tagesverbrauch zu liefern vermögen mit dem Ergebnis, dass im Speicher sehr oft heisses Wasser gespeichert wird, für welches kein Bedarf vorliegt. Durch längeres Lagern des Wassers in heissem Zustand leidet jedoch der Geschmack.

Bei anderen bekannten Konstruktionen ist die Heizfläche in der Form von kleinen Heizschlangen aus Rohren von geringem Durchmesser ausgebildet. Wenn das Verwendung findende Wasser hart ist, so bilden sich schon nach kurzer Zeit auf der Innenseite dieser Rohre Niederschläge, welche den Wärme- übertragungswiderstand erhöhen. Durch diese Niederschläge ergeben sich häufig auch Verstopfungen der Rohre mit allen gefährlichen Folgen. Seit dem Aufkommen der Ölfeuerungen leiden die bekannten Heizeinrichtungen auch an den Folgen der Korrosion, welche sich durch die Kondensationsniederschläge der Abgase ergibt. Diese Niederschläge treten insbesondere an Heizflächen auf, welche durch das kalte, rücklaufende Wasser gekühlt werden; Kessel aus Gusseisen oder aus Stahl können durch diese Korrosionserscheinungen innerhalb weniger Jahre zerstört werden.

Gemäss der Erfindung ist bei einem Kessel der eingangs angegebenen Art ein doppelwandiges Flammrohr vorgesehen, welches innerhalb einer topfartig ausgebildeten Begrenzungswand angeordnet ist, wobei die Kesselwandung doppelt ausgebildet ist und eine von dem durch den Doppelmantel der Kesselwandung gebildeten Raum zum Inneren des

Flammrohres führende Verbindung vorgesehen ist und an der Innenseite der Kesselwandung ein über lediglich einen Teil der Länge des Doppelmantels der Kesselwandung reichender Wärmeaustauscher- mantel angeordnet ist,

wobei der zwischen der Innenwandung des Kessels und dem Wärmetauschermantel liegende Raum durch eine Öffnung mit dem von der Begrenzungswand einerseits und der Kesselinnenwand bzw. dem Wärmeaustauschermantel anderseits umschlossenen Raum in Verbindung steht.

Die Erfindung soll anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, die einen Kessel im Längsschnitt zeigt.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Kessel ist auf zwei Stützen 2 und 3 gelagert. Der Kessel besteht aus einem äusseren Isoliermantel 4, der an der einen Seite mit dem Abschlusskörper 5 verbunden ist. Der Abschlusskörper 5 besitzt eine zentrale Öffnung 6, durch die der Brenner 7 in das Innere des Kessels ragt. Der Brenner ist beispielsweise mittels eines Flansches 8 lösbar an dem Körper 5 befestigt.

' Der Kessel 1 dient zur Erwärmung von Heizungswasser und von Brauchwasser, wobei für beide je ein getrennter Wasserkreislauf vorgesehen ist. Unmittelbar innerhalb des Isoliermantels 4 ist ein erster Wassermantel 9 für das Heizwasser vorgesehen. Der Mantel 9 ist mit einem Zuflussstutzen 10 verbunden, an den eine Zuflussleitung 11 für das Heizwasser angeschlossen ist. Der Heizwassermantel 9 ist innen durch eine Wand 12 begrenzt. Das durch den Zuflussstutzen 10 in den Heizwassermantel 9 eintretende Wasser verlässt diesen durch den Stutzen 13, welcher, wie später noch erläutert werden soll, über eine Leitung 14 in den hohlen Innenraum eines Flamm- rohres 15 geleitet wird.

Innerhalb der Wandung 12 ist ein Raum 16 für das Brauchwasser vorgesehen. Der Raum 16 wird innen durch eine Wand 17 begrenzt, die auch die äussere Begrenzung des eigentlichen Verbrennungsraumes darstellt. Ein ringförmiger, sich an die Wand 12 anschliessender Teil des Raumes 16 wird durch einen Wärmeaustauschmantel 18 von dem übrigen Raum 16 getrennt. Die durch die Wand 12 und den Wärmeaustauschmantel 18 gebildete ringförmige Kammer 20 dient zur Vorerwärmung des Brauchwassers; sie ist an einen Zuflussstutzen 21 angeschlossen, während die Wärmeaustauschwand 18 eine Öffnung 22 aufweist, durch die das in dem Zwischenraum 20 befindliche Wasser in den übrigen Raum 16 gelangen kann.

In dem durch die Wand 17 begrenzten Feuerraum 23 ist ein konisches Flammrohr 15 vorgesehen, welches aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden konischen Wandteilen 25 und 26 besteht. Der Zwischenraum zwischen den beiden Wandteilen wird von dem Heizwasser durchflossen. Zu diesem Zweck ist das hohle Flammrohr 15 an einen Stutzen 24 angeschlossen, der die Verbindung mit der Leitung 14 herstellt. Weiterhin ist ein Ablaufstutzen 27 vorgesehen. An der Innenseite der Wandung 26 sind schematisch bei 28 gezeigte schräge Flügel vorgesehen, die die Verbrennungsgase in Turbulenz versetzen und hierdurch bewirken, dass ein gut wärmeaustauschender Kontakt mit den Wänden 17, 26 und 25 entsteht. Wie aus der Zeichnung ersehen werden kann, gelangen die Flammgase bzw.

Rauchgase von dem Innern des Flammrohres 15, wie durch die Pfeile angedeutet, in den konischen Ringraum zwischen den Wänden 17 und 25. Dieser Ringraum ist an einen Abzug angeschlossen (nicht dargestellt).

Das den Stutzen 27 verlassende Heizwasser gelangt über eine Kammer 30 zu dem schematisch mit 31 bezeichneten Heizungssystem, wobei die Flussmenge beispielsweise mit einem schematisch bei 32 eingezeichneten Ventil eingestellt werden kann. Das Rücklaufwasser gelangt von einer Kammer 33 zu einer Injektordüse 34 in die Zulaufleitung 11. Durch die Injektordüse wird wie allgemein bekannt in dem umgebenden Raum 30 ein Unterdruck erzeugt, der bewirkt, dass ein Teil des durch den Stutzen 27 ausfliessenden heissen Heizwassers in die Leitung 11 angesaugt wird. Eine Folge hiervon ist, dass das zufliessende kalte Heizwasser temperiert wird, was die Gefahr von Erosionen herabsetzt.

Das zufliessende Heizwasser 11 gelangt, wie bereits ausgeführt, zunächst in den Mantel 9, wo es indirekt über das in dem Raum 16 befindliche Brauchwasser erwärmt wird. Das erwärmte Wasser gelangt nun über die Leitung 14 in das Innere des Flammrohres 15, wo es auf die Endtemperatur erhitzt wird. Zufolge der Vorerwärmung des Heiz- wassers wird erreicht, dass dieses an den Wänden 25 und 26, die das Flammrohr bilden, keine Kondensationen hervorrufen kann. Diese Kondensationen begünstigen, wie bereits eingangs ausgeführt, in sehr hohem Masse Erosionsprozesse, die bereits nach kurzer Zeit eine Zerstörung der Metallteile zur Folge haben können.

Das durch den Stutzen 21 eintretende Brauchwasser kommt ebenfalls nicht direkt mit einer Wand in Berührung, die ihrerseits von den Flammengasen bestrichen werden, sondern wird zunächst vorgewärmt. Zu diesem Zweck ist, wie bereits ausgeführt, der Ringraum 20 vorgesehen. Dieser Ringraum wird von beiden Seiten, d. h. sowohl von dem Mantel 9 als auch von dem Raum 16 her erwärmt, so dass das durch die Öffnung 22 austretende Brauchwasser, welches dann mit der Wand 17 in Kontakt gelangt, bereits vorgewärmt ist. Das Brauchwasser verlässt den Raum 16 nach der Beheizung auf die End- temperatur durch Kontakt mit der Wand 17 durch den Stutzen 21'.

Die Wand 18 erfüllt bei dem gezeigten Kessel zwei Funktionen. Einerseits dient diese Wand dazu, das Kaltwasser vorzuwärmen, bevor dieses direkt durch die Verbrennungsgase erhitzt wird, und anderseits den Schutz des Kessels vor Korrosion des zugeführten Frischwassers.

In fast jedem Lande gibt es Gebiete, in welchen das Wasser korrodierende Bestandteile enthält; Wassertanks können durch diese Beimengungen in kurzer Zeit zerstört werden. Dies kann durch entsprechende Behandlung des Wassers mittels chemischer Zusätze verhindert werden, jedoch erhöht sich hierdurch der Aufwand. Bei der Konstruktion des gezeigten Heizkessels ist die Wand 18 derjenige Teil, welcher am stärksten der Korrosion ausgesetzt ist.

Diese Wand ist jedoch leicht auswechselbar und keineswegs kostspielig. Selbst wenn diese Wand zur Gänze zerstört ist, besteht keinerlei Gefahr für die übrigen Teile des Heizkessels, welcher voll weiterverwendbar bleibt. Wenn die Wand bzw. der Austauschmantel zerstört ist, verlässt das Wasser, welches durch den Stutzen 11 eintritt, den Kessel durch den Stutzen 21', ohne erwärmt worden zu sein, wodurch sofort bemerkbar wird, dass die Wand 18 durchgerostet ist, welcher Umstand durch Ersatz dieser Wand leicht und nur mit geringen Kosten behoben werden kann.

Zur weiteren Kontrolle kann gegebenenfalls ein Thermometer 22' vorgesehen sein, welches eine laufende Kontrolle der Temperatur des durch die Öffnung 22 austretenden Wassers zulässt.

Claims

PATENTANSPRUCH Kessel, bei welchem zwei in voneinander getrennten, äusseren Systemen strömende Flüssigkeiten, z. B. Brauchwasser und Wasser für eine Zentralheizung, über von der Flamme oder von den Verbrennungsgasen bestrichene Flächen erwärmt werden und bei welchem innerhalb des Kessels liegende, den Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten ermöglichende Wärmeaustauschflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein doppelwandiges Flammrohr (15) vorgesehen ist, welches innerhalb einer topfartig ausgebildeten Begrenzungswand (17) angeordnet ist, dass die Kesselwandung doppelwandig ausgebildet ist, wobei eine von dem durch den Doppelmantel der Kesselwandung umschlossenen Raum (9) zum Inneren des Flammrohres (15) führende Verbindung (14) vorgesehen ist und dass an der Innenseite (12)

der Kesselwandung ein über lediglich einen Teil der Länge des Doppelmantels der Kesselwandung reichender Wärmeaustauscher- mantel (18) angeordnet ist, wobei der zwischen der Innenwandung (12) des Kessels und dem Wärmeaustauschermantel (18) liegende Raum durch eine öff- nung (22) mit dem von der Begrenzungswand (17) einerseits und der Kesselwandung (12) bzw. dem Wärmeaustauschermantel (18) anderseits umschlossenen Raum (16) in Verbindung steht. UNTERANSPRÜCHE 1. Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (15) sowie die topf- artige Begrenzungswand (17) konisch ausgebildet sind, wobei an dem den grösseren Durchmesser aufweisenden Ende des Flammrohres der Brenner (7) angeordnet ist. 2.

Kessel nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nahe dem den geringeren Durchmesser aufweisenden Ende des Flammrohres (15) nach innen abstehende Flügel (28) vorgesehen sind, welche gegebenenfalls gegenüber der Achse des Flammrohres geneigt sind. 3. Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauschermantel (18) leicht lösbar an der Innenwand (12) der doppelwandigen Kesselwandung befestigt ist zum Zwecke seiner leichten Austauschbarkeit. 4.

Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des von der doppelwandigen Kesselwandung umschlossenen Raumes (9) mit dem Inneren des Flammrohres (15) ein ausserhalb des Kessels verlaufendes Rohr (14) vorgesehen ist, an welchem bei liegender Ausbildung des Kessels die Kesselfüsse (2, 3) befestigt sind. 5.

Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Wärmeaustauschermantel (18) und der Innenwand (12) des Doppelmantels umschlossene Raum (20) durch einen Stutzen (21) mit einer Frischwasserquelle verbunden ist und dass nahe diesem Stutzen (21) ein zu dem von der Innenwand (12) des Doppelmantels und dem Wärmeaustauscher- mantel (18) einerseits und der Begrenzungswand (17) anderseits begrenzten Raum (16) führender Stutzen (21') zur Abführung des erwärmten Wassers vorgesehen ist. 6.

Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Doppelmantel der Kesselwandung umschlossene Raum mit einem Zufuhrstutzen (10) versehen ist, welcher mit der Rücklauf- seite einer Zentralheizung in Verbindung steht, und dass an der höchsten Stelle des Innenraumes des hohlen Flammrohres (15) ein mit der Vorlaufseite dieser Heizung verbundener Auslassstutzen (27) vorgesehen ist. 7. Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Rücklauf gespeister Injektor vorgesehen ist, welcher mit dem Auslassstutzen (27) in Verbindung steht und zur Herbeiführung eines zusätzlichen Kreislaufes innerhalb des Kessels dient. B.

Kessel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf des Heizwassers durch die Düse (34) einer Wasserstrahlpumpe führt, während das den Kessel verlassende Vorlaufwasser den die Düse (34) umgebenden Raum (30) durchfliesst, so dass ein Teil des Vorlaufwassers sich mit dem kälteren Rücklaufwasser vermischt und dieses vorwärmt.