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Heisswasserheizungskessel Die Erfindung betrifft einen Heisswasserhei- zungskessel zum Erhitzen von Wasser unter höherem Druck als dem Atmosphärendruck auf erheblich über 100 C liegende Temperaturen, welcher Kessel mit einem Brenner versehen ist, der besonders zum Verbrennen schweren Heizöles geeignet ist, das an diesen Brenner unter einem Druck von etwa 25-30 atü und mit einer Temperatur von etwa 130 C zugeführt wird, welcher Kessel weiterhin mit einem Heizölvorwärmer zum Erwärmen des an diesem Vorwärmer praktisch unter dem genannten Druck zugeführten Heizöles auf die genannte Temperatur versehen ist, welcher Vorwärmer durch Heisswasser erhitzt werden kann und zu diesem Zweck in einen Heisswasserkreislauf aufgenommen ist,
der gleichfalls eine Umlaufpumpe und einen durch das Kesselwasser zu erhitzenden Wärmeaustauscher umfasst, wobei der Heisswasserkreislauf mit einem teilweise durch Wasser und teilweise durch ein Druckgaspolster aufzufüllenden Ausdehnungsgefäss zum Unterdruckhalten des Heisswasserkreislaufs in Verbindung steht.
Ein derartiger Heisswasserheizungskessel kann als Wärmequelle in einem Zentralheizungssystem für hohe Gebäude Verwendung finden, indem als wärmeübertragendes Medium Wasser benutzt wird, das unter höherem Druck als dem Atmosphärendruck durch den Kessel hindurchströmt und demzufolge in diesem bis weit über 100 C erhitzt werden kann, ohne dass Dampfbildung im Heizungssystem auftritt.
Ein derartiger Heisswasserheizungskessel eignet sich weiterhin besonders dazu, mit dem genannten Brenner für das Verbrennen billigen schweren Heiz- öles ausgerüstet zu werden, da das heisse Kesselwasser zur Verfügung steht, und das an diesen zuzuführende Heizöl bis auf die genannte Temperatur von etwa 130' C zu erwärmen. Für die richtige Wirkung dieses Brenners ist aus- serdem erforderlich, dass das schwere Heizöl unter dem genannten Druck von etwa 25-30 atü an diesen zugeführt wird.
Die Vorwärmung des Heizöls auf 130 C erfolgt in dem durch Heisswasser erhitzten Heizölvorwärmer, durch welchen das Heizöl praktisch unter dem genannten Druck von etwa 25-30 atü auf seinem Weg von der Ölpumpe zum Brenner passiert.
Damit verhindert wird, dass bei Leckage des Heiz- ölvorwärmers das Heizöl in das Kesselwasser gelangen würde, wird der Heizölvorwärmer aber niemals unmittelbar durch das Kesselwasser selbst erhitzt, jedoch durch Heisswasser mit einer Temperatur von etwa 140 C, das unter dem Einfluss einer Kreislaufpumpe in einem Heisswasserkreislauf umläuft, der weiterhin einen Wärmetauscher umfasst, in dem das im Kreislauf umlaufende Wasser durch das heisse Kesselwasser erhitzt wird. Um Dampfbildung bei dieser Temperatur des Heisswassers in dem Kreislauf zu verhindern, steht dieser unter dem Druck des Gaspolsters in dem Ausdehnungsgefäss.
In einer bekannten Ausführung eines derartigen Heisswasserheizungskessels ist der Wärmetauscher ausgebildet als ein ausserhalb des Kessels angeordnetes Gegenstromgerät, das einerseits in den genannten durch das Ausdehnungsgefäss unter Druck gehaltenen Heisswasserkreislauf und andererseits in einen Kesselwasserkreislauf aufgenommen ist, welch Letzterer weiterhin den Wasserraum des Kessels selbst und eine Umlaufpumpe umfasst.
Dabei kann nur beim gleichzeitigen Auftreten einer inneren Leckage des Heizölvorwärmers und des Gegenstromgerätes Heizöl ins Kesselwasser hineindringen, was somit sehr unwahrscheinlich ist.
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Ein Nachteil dieser bekannten Ausführung mit zwei Kreisläufen, jeder mit einer Umlaufpumpe und den nötigen Armaturen, ist ihre Kompliziertheit.
Die Erfindung hat den Zweck, eine einfachere Ausführung zu schaffen, in welcher ebensowenig bei Leckage des Heizölvorwärmers Heizöl in das Kesselwasser hineindringen kann.
Dazu wird der Heisswasserheizungskessel nach der Erfindung so ausgebildet, dass der Wärmetauscher im Kessel angeordnet ist und unmittelbar durch das heisse Kesselwasser erhitzt wird, in das der Wärmetauscher untergetaucht ist.
Dadurch fällt der Kesselwasserkreislauf mit seiner Umlaufpumpe und Armaturen ganz fort, weil statt des für zwei Kreisläufe ausgeführten, ausserhalb des Kessels angeordneten Gegenströmgerätes ein für einen Kreislauf ausgebildeter Wärmetauscher angewandt wird.
Dabei kann das Heizöl nur beim gleichzeitigen Auftreten von Leckage des Heizölvorwärmers und des Wärmetauschers in das Kesselwasser hineindringen, was wieder sehr unwahrscheinlich ist.
In einer bevorzugten Ausführung des Heisswas- serheizungskessels nach der Erfindung ist das Aus- dehnungsgefäss gleichfalls im Kessel untergebracht und wird dieses unmittelbar durch das Kesselwasser erhitzt.
In der bekannten Ausbildung liegt das unerhitzte Ausdehnungsgefäss ausserhalb des Kessels und ist in diesem neben dem Wasser ein Druckpolster von Stickstoff zur Erzeugung des benötigten Druckes vorhanden.
In der bevorzugten Ausbildung des Heisswasserheizungskessels nach der Erfindung nimmt das Wasser in dem Ausdehnungsgefäss ungefähr die Temperatur des Kesselwassers an und bildet dieses somit selbst ein Dampfdruckpolster, so dass ein zugehöriges Stickstoffgerät zur Erhaltung eines Stickstoffpolsters sich erübrigt.
Ausserdem liegt dabei das Ausdehnungsgefäss im Kessel und nicht ausserhalb desselben, wie in der bekannten Ausführung, in der das Gefäss als Druckge- fäss den behördlichen Vorschriften entsprechen soll.
Weiterhin passt in dieser bevorzugten Ausbildung der Druck des Ausdehnungsgefässes, dessen Inhalt nahezu die gleiche Temperatur wie das Kesselwasser annimmt, sich von selbst an verschiedene Betriebstemperaturen an.
Schliesslich ermöglicht diese bevorzugte Ausführung, den Heisswasserheizungskessel als eine vollautomatische Einheit kompakt auszuführen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform des Heisswasserheizungskessels mit Heiz- ölvorwärmer nach der Erfindung dargestellt ist.
Der in der Zeichnung abgebildete Heisswasserheizungskessel 1 ist bestimmt, als Wärmequelle in ein Zentralheizungssystem aufgenommen zu werden, in dem als wärmeübertragendes Medium Wasser benutzt wird, das unter höherem Druck als dem Atmo- sphärendruck durch den Kessel läuft und in diesem bis auf eine Temperatur, die erheblich über 100 C liegt, erhitzt werden kann.
Ein derartiges Zentralheizungssystem findet beispielsweise in hohen Gebäuden Verwendung.
Wie in der Zeichnung angedeutet ist, ist der untere Teil des inneren Raumes des Kessels 1 mit Wasser 2 und der obere Teil desselben mit einem Druckpolster 3 von Dampf oder Stickstoff, das das Wasser 2 unter Druck hält, aufgefüllt. Selbstverständlich ist der Kessel mit Zulauf- und Ablaufstutzen für das Wasser versehen, die an das Zentralheizungssystem angeschlossen, jedoch nicht abgebildet sind. Nebenbei wird bemerkt, dass in einer anderen Ausführungsform der ganze innere Kesselraum mit Wasser aufgefüllt sein kann und das Dampf- oder Stickstoffpolster in einem gesonderten, mit dem Zentralhei- zungssystem verbundenen geschlossenen Ausdeh- nungsgefäss untergebracht sein kann.
Der Kessel 1 ist mit einem Brenner 4 versehen, der besonders zum Verbrennen schweren Heizöles geeignet ist, das an diesen unter einem Druck von etwa 25-30 atü mit einer Temperatur von etwa l30 C zugeführt wird.
Eine Ölpumpe 5 saugt das Heizöl über ein Absperrventil 6 durch eine Saugleitung 7 mit einem Filter 8 aus einem (nicht dargestellten) Heizöltank an, und presst dieses durch eine Zulaufleitung 9 zum Brenner 4.
Das schwere Heizöl, das in kaltem Zustand kaum fliessfähig ist, muss zunächst durch ein Heizungselement im @CSltank bis zum fliessfähigen Zustand erwärmt werden, damit dieses verpumpt werden kann.
Ein Druckregler 10 steht mit der ölzulaufleitung 9 in Verbindung und hält den Öldruck in dieser auf etwa 25-30 atü, dadurch, dass dieser die zuviel angeführte Ölmenge über die Rückführleitung 11 und das Absperrventil 12 in den Heizöltank zurückkehren lässt. An die Heizölansaugleitung 7 ist ein Thermometer T sowie ein Vakuummesser V angeschlossen.
Das Erwärmen des Heizöles auf eine Temperatur von etwa 130 C erfolgt in einem Vorwärmer 13, der in den Brenner 4 eingebaut ist und durch welchen das Heizöl passiert, bevor es in die eigentliche Düse 14 des Brenners 4 gelangt. Zu diesem Zweck strömt Heisswasser mit einer Temperatur von etwa 140 C durch den Heizölvorwärmer 13 hindurch.
Dazu ist der Heizölvorwärmer 13 aufgenommen in einen Heisswasserkreislauf, der weiterhin einen Wärmetauscher 15, der in dem Wasserraum 2 des Kessels 1 angeordnet ist, eine Umlaufpumpe 16 und Verbindungsleitungen 17, 18, 19 , 20 und 21 aufweist.
Das durch die Pumpe 16 herumgeförderte Wasser nimmt zunächst in den Wärmetauscher 15 Wärme aus dem Kesselwasser 2 auf und gibt daraufhin in dem Heizölvorwärmer 13 Wärme an das Heizöl ab.
Die Kesselwassertemperatur soll zum Erhitzen des Wassers bis auf die obengenannte Temperatur
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von etwa 140 C selbstverständlich höher sein und kann wohl 180-- C betragen.
Damit die Temperatur des in den Heizölvorwärmer 13 hineintretenden Wassers auf dem er"ünschten Wert gehalten werden kann, ist in der Leitung 18 zwischen dem Wärmetauscher 15 und dem Heizölvorwärmer 13 ein Mischhahn 22 aufgenommen, an welchen gleichfalls eine Umlaufleitung 23 angeschlossen ist, die mit der Leitung 17 zwischen der Umlaufspumpe 16 und dem Wärmetauscher 15 in Verbindung steht.
Der Mischhahn 22 lässt einen Teil des durch die Leitung 17 zu der Leitung 18 hinströmenden Wassers durch den Wärmetauscher 15 passieren und leitet einen Teil ausserhalb des Wärmetauschers 15 unmittelbar durch die Leitung 23 um.
Der Mischhahn 22 ist einstellbar zum Variieren des Verhältnisses dieser Teilströme und mit einem Regelorgan 24 versehen, das beispielsweise auf die Temperatur des aus dem Heizölvorwärmer 13 austretenden Heizöles anspricht und den Mischhahn 22 einstellt, damit die Temperatur des durch die Leitung 18 zum Heizölvorwärmer 13 hinströmenden Heiss- wassers auf den richtigen Wert gehalten wird, unabhängig von der Temperatur des Kesselwassers 2.
Der Heisswasserkreislauf steht über eine Leitung 25 in Verbindung mit einem geschlossenen Ausdeh- nungsgefäss 26, das in dem inneren Raum des Kessels angeordnet ist und, wie in der Zeichnung abgebildet, zum grössten Teil in das Kesselwasser 2 untergetaucht ist.
Das Ausdehnungsgefäss 26 ist teilweise mit Wasser 27, das praktisch die gleiche Temperatur wie das Kesselwasser 2 annimmt, und teilweise mit einem durch das Wasser 27 gebildeten Dampfpolster 28 aufgefüllt, so dass in diesem Gefäss 26 ein Druck herrscht, der praktisch dem Dampfdruck des Kesselwassers 2 entspricht und der über die Leitung 25 gleichfalls auf den Heisswasserkreislauf einwirkt um Dampfbildung in diesem zu verhindern.
Das Ausdehnungsgefäss 26 ist über zwei aus dem Kessel austretende Leitungen 29, 30 mit einem Wasserstandglasrohr 31 verbunden, mit dem das Wasserniveau in dem Ausdehnungsgefäss 26 überprüft werd= kann.
Eine Speisepumpe 32 ist vorgesehen, um Wasser aus einer Saugleitung 33 wahlweise über eine Leitung 34 mit einem Rückschlagventil 35 und einem Absperrventil 36 in den Kessel 1 oder über eine Leitung 37 mit einem Rückschlagventil 38 und einem Absperrventil 39 und über die Leitung 30 in das Aus- dehnungsgefäss 26 zu drücken, damit Wasserverluste, beispielsweise infolge Leckage in dem Zentralhei- zungssystem oder im Heisswasserkreislauf, ausgeglichen werden könnnen.
An die Leitung 29 ist ein Entlastventil 40 angeschlossen, das über eine Abfuhrleitung 41 in Verbindung steht mit einem Trichter 42, der über eine Leitung 43 an ein Abzugsrohr angeschlossen ist.
Die Leitung 30 ist über eine Leitung 44 mit einem Absperrventil 45 mit der Abfuhrleitung 41 verbunden.
Die Ansaugleitung 7 der Ölpumpe 5 kann über eine Leitung 46 und ein Absperrventil 47 auch mit einem (nicht dargestellten) Gasöltank verbunden werden, so dass aus diesem durch die Ölpumpe 5 Gasöl an den Brenner 4 zugeführt werden kann, das in kaltem Zustand im Gegensatz zum schweren Heiz- öl ja fliessfähig ist, damit der Kessel aus dem kalten Zustand aufgewärmt werden kann. Ist dieser einmal auf die Betriebstemperatur gebracht, dann kann von dem teureren Gasöl auf das billigere schwere Heizöl übergeschaltet werden.
In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass in der Leitung 20 des Heisswasserkreislaufs ein Absperrventil 48 aufgenommen ist, während die Leitungen 19 und 21 über Absperrventile 49, 50 zu einem in den Heizöltank aufgenommenen Erwärmungsorgan (nicht dargestellt) verlängert sind, so dass der Heisswasserkreislauf, wenn der Kessel einmal auf Temperatur ist, auch benutzt werden kann um das im Heizöltank vorhandene Heizöl bis zur Fliessfähigkeit zu erwärmen.
Bei innerer Leckage des Heizölvorwärmers 13 wird das unter dem hohen Druck von 25 bis 30 atü stehende Heizöl in den Heisswasserkreislauf hineindringen, so dass der Druck in diesem allmählich über die normal darin auftretenden Werte ansteigen und demzufolge das Entlastventil 40 sich öffnen wird.
Das Entlastventil 40 bildet somit ein Hilfsmittel bei der Feststellung innerer Leckage des Heizölvor- wärmers 13.
Über die Leitung 30, das Absperrventil 45, die Leitung 44 und die Leitung 41 kann daraufhin der Inhalt des Ausdehnungsgefässes 26 in den Trichter 42 abgeführt werden, um das Wasser gegebenenfalls auf das Vorhandensein von Heizöl zu überprüfen.
Es wird deutlich sein, dass bei Leckage des Heiz- ölvorwärmers 13 allein kein Heizöl in das Kesselwasser 2 gelangen kann. Letzteres würde erst beim gleichzeitigen Auftreten von Leckage des Heiz- ölvorwärmers 13 und des Wärmetauschers 15 stattfinden können und ist somit sehr unwahrscheinlich.