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Kombinierter Heiz- und Brauchwasser-Heizkessel, insbesondere für flüssige und gasförmige Brennstoffe Die vorliegende Erfindung betrifft einen insbesondere mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen be- schickbaren Heizkessel, der einen Brauchwasserbehälter und einen den Feuerraum umgebenden Heizwasserbe- hälter aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht im wesentlichen darin, einen kombinierten Heizkessel so zu gestalten, dass er einen genügend grossen Brauchwasservorrat aufweist, und dass sich das heisse Brauchwasser während Verbrauchspausen möglichst wenig abkühlt. Ferner soll der Brauchwasserbehälter keine gemeinsamen Wandungen mit dem Heizwasserbehälter aufweisen und auf einfache Weise auswechselbar sein.
Der Heizkessel gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der einen ringförmigen Brauchwas- serraum bildende Brauchwasserbehälter derart im ebenfalls ringförmigen Heizwasserbehälter angeordnet ist, dass letzterer durch den Brauchwasserbehälter in einen inneren und einen äusseren Heizwasserraum unterteilt ist, und dass diese beiden Heizwasserräume durch mehrere den ringförmigen Brauchwasserraum durchstos- sende Kanäle miteinander verbunden sind.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen liegenden Heizkessel und Fig. 2 links der eingezeichneten Achse einen Querschnitt nach A-A in der Fig. 1 und rechts der eingezeichneten Achse einen Querschnitt nach B-B in der Fig. 1.
Gemäss Fig. 1 und 2 weist der liegende Heizkessel einen Feuerraum 11, einen Brauchwasserraum 12 und einen Heizwasserraum 13, 14 auf, der vom Brauchwas- serraum 12 in einen inneren 13 und einen äusseren 14 Heizwasserraum unterteilt ist. Der ringförmige Brauchwasserraum 12 wird von einem Behälter gebildet, der zylindrische Innen- und Aussenwandungen 15 und 16 an den Enden ringförmige Abschlusswände 17 und 18 aufweist. Der Brauchwasserraum ist von zahlreichen Kanälen 19 durchstossen, welche den innern und äus- sern Heizwasserraum 13 und 14 miteinander verbinden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden diese Kanäle von Rohrabschnitten 20 gebildet, welche in radialer Richtung zwischen der Innenwandung 15 und der Aussenwandung 16 des Brauchwasserbehälters angeordnet sind. In der hintern ringförmigen Abschlusswand 18 sind unten das Kaltwasseranschlussrohr 21 und oben das Warmwasseranschlussrohr 22 eingesetzt.
Im innern Heizwasserraum 13 sind ferner zwei sich annähernd diametral gegenüberliegende, ungefähr horizontal verlaufende Heizwasser-Leitbleche 23 und 24 angeordnet, die unterhalb der horizontal verlaufenden Kanäle 19 längs der Innenwandung 15 des Brauchwas- serraumes 12 mit jener verbunden sind. Zwei analoge Heizwasser-Leitbleche 25 und 26 sind im äussern Heiz- wasserraum 14 oberhalb der horizontal verlaufenden Kanäle 19 angeordnet und mit der Aussenwandung 16 des Brauchwasserraumes 12 verbunden.
Die Heizwasser- Leitbleche 23 bis 26 können nach Bedarf Ausschnitte oder Löcher zur zwangsweisen Führung der Heizwasser- strömung aufweisen.
Die ebenfalls zylindrischen Innen- und Aussenwandungen 27 und 28 des ringförmigen Heizwasserraumes 13, 14 sind koaxial zum Brauchwasserraum 12 angeordnet. Die Innenwandung 27 umgibt dabei den Feuerraum 11. An der untern Aussenpartie der den Kesselmantel bildenden Aussenwandung 28 sind vier Füsse 29 befestigt. Das hintere Ende des Feuerraumes 11 und des Heizwasserraumes 13, 14 wird von der scheibenförmigen Kesselrückwand 30 abgeschlossen, die vorzugsweise mit den zylindrischen Wandungen 27 und 28 des Heizwasserraumes verschweisst ist.
Auf der Höhe der hintern untern Endpartie des Feuerraumes 11 ist ein nach aussen gerichteter Rauchrohrstutzen 31 in die Kesselrückwand 30 eingesetzt. Im Rauchrohrstutzen 31 ist eine mittels eines Hebels 32 verstellbare Rauchgasklappe 33 angeordnet, die eine Öffnung 34 aufweist.
In der Sohle des äussern Heizwasserraumes 1.4 ist
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das die Kesselrückwand 30 durchstossende und mit dieser verbundene Rücklaufrohr 35 angeordnet. Das Rücklaufrohr 35 weist an seinem nach aussen gerichteten Ende einen Flansch 36 auf zum Anschluss der nicht gezeichneten Heizwasser-Rücklaufleitung. Der ebenfalls einen Flansch 37 aufweisende Vorlaufstutzen 38 ist in der Nähe der Kesselrückwand 30 im Scheitel der Aussenwandung 28 des äussern Heizwasserraumes 14 eingesetzt.
Die Kesselrückwand 30 weist ferner zwei Bohrungen 39 und 40 auf, durch welche die Anschlussrohre für das Brauchwasser, nämlich das Kaltwasseranschluss- rohr 21 und das Warmwasseranschlussrohr 22 nach aussen geführt sind. Das Kaltwasseranschlussrohr 21 weist einen fest aufgesetzten, im Heizwasserraum 13, 14 liegenden Flansch 41 auf und einen zwischen diesem und der Kesselrückwand 30 angeordneten Flansch- Dichtungsring 42. Der Flansch 41 ist mittels Schrauben, deren Achsen 43 strichpunktiert gezeichnet sind, mit der Kesselrückwand 30 verschraubt. Das Warmwasseran- schlussrohr 22 ist auf analoge Weise mit der Kesselrückwand 30 verschraubt.
In radialer Richtung ist der Brauchwasserbehälter 12 auf zwei in der Sohlenpartie des äussern Heizwasserraumes 14 angeordneten Längsprofilen 44 und 45 abgestützt, deren Stege zur Ermöglichung der Heizwasserzirkulation gelocht sind. Zur Verminderung der Korrosionsgefahr ist der Brauchwasserbehälter vorzugsweise innen und aussen mit einem Oberflächen-Korrosionsschutz versehen, beispielsweise mit einer Verzinkung.
Den Abschluss des vordern Endes des Heizwasser- raumes 13, 14 und eines Teiles des Feuerraumes 11 bildet ein Kesselflansch 46. Der Kesselflansch 46 weist einen zentralen Ausschnitt 47, einen Zentrierring 48, sowie mehrere gegen das Innere des Heizkessels gerichtete Fühlerrohre 49, 50 auf, welch letztere zur Aufnahme nicht gezeichneter Temperaturfühler von ebenfalls nicht dargestellten Thermometern und Thermostaten dienen. Auf der Aussenseite des Kesselflansches 46 ist konzentrisch zum zentralen Ausschnitt 47 ein Brennerflansch 51 aufgesetzt und mittels Schrauben oder Bolzen, deren Lagen in Fig. 2 mit den Achsen 52 angedeutet sind, mit dem Kesselflansch 46 verschraubt.
Der Bren- nerflansch 51, in welchen ein nicht gezeichneter Öl- oder Gasbrenner eingesetzt ist, weist nicht dargestellte Vorrichtungen auf, welche ein seitliches Ausschwenken des Brenners ermöglichen. Der Zentrierring 48 zentriert den Kesselflansch 46 im Feuerraum 11 an der zylindri- schenInnenwandung27 des innernHeizwasserraumes 13.
Die im Innern des Heizkessels liegenden Enden der Fühlerrohre 49, 50 sind geschlossen. In der vordern ringförmigen Abschlusswand 17 des Brauchwasserrau- mes 12 ist zur Aufnahme des dem Brauchwasserraum 12 zugeordneten Fühlerrohres 50 eine koaxial zum letzteren angeordnete, ebenfalls einseitig geschlossene Aufnahmehülse 53 eingesetzt. Im möglichst engen Zwischenraum 54 zwischen dem Innern der Aufnahmehülse 53 und dem Äussern des eingeschobenen Fühlerrohres 50 sind vorzugsweise in Fig. 1 nicht dargestellte, federnde metallische Vorrichtungen angebracht, die einen möglichst guten Wärmeübergang zwischen den beiden koaxialen Rohren 50 und 53 zu gewährleisten haben.
Die vorderen Enden der zylindrischen Wandungen 27 bzw. 28 des Heizwasserraumes 13, 14 weisen gegeneinander gerichtete Flansche 55 bzw. 56 auf. Zwischen jedem dieser Flansche 55 bzw. 56 und dem Kesselflansch 46 ist je ein Dichtungsring 57 bzw. 58 angeordnet. Der Kesselflansch 46 ist mittels Schrauben, deren Lagen in Fig.1 durch die eingezeichnete Achse 59 angedeutet sind, mit den Flanschen 55 und 56 verschraubt.
Im Feuerraum 11 sind als zusätzliche Heizwasserkanäle drei Verbindungsrohre 60, 61 und 62 angeordnet, deren Enden im innern Heizwasserraum 13 münden und deren Endpartien je im Scheitel bzw. in der Sohle des Feuerraumes 11 liegen. Die oberen Enden der Verbindungsrohre 60 bis 62 liegen dabei näher bei der Kesselrückwand 30 als die untern Enden. In der hintern Partie des Feuerraumes 11 ist hinter dem hintersten Verbindungsrohr 62 eine ungefähr parallel zu diesem verlaufende Rauchgas-Umlenkplatte 63 angeordnet, welche eine Umlenkung der Rauchgase im Scheitel des Feuerraumes erzwingt.
Die Aussenwandung 28 des äussern Heizwasserraumes 14, sowie die Kesselrückwand 30 und der Kesselflansch 46 sind aussen vollständig mit einer Wärmeisolationsschicht 64 isoliert, die mit entsprechend geformten wegnehmbaren Mantelblechen 65 vor Beschädigungen geschützt ist.
Zur Veranschaulichung der Gebrauchs- und Wirkungsweise des erfindungsgemässen Heizkessels sind die sich im Betrieb voraussichtlich einstellenden Strömungen des Heizwassers und des Brauchwassers in Fig. 1 und 2 mit eingezeichneten Pfeilen angedeutet. Die ausgezogen gezeichneten Pfeile sind dabei dem Heizwasser und die gestrichelt gezeichneten dem Brauchwasser zugeordnet. Das sich in den Verbindungsrohren 60 bis 62 und im innern Heizwasserraum 13 befindende Heizwasser wird direkt von der vom Brennstoff abgegebenen Energie erwärmt. Die schräg eingesetzten zusätzlichen Verbindungsrohre 60 bis 62 und die Rauchgas-Umlenk- platte 63 bewirken dabei eine möglichst vollständige Ausnützung der heissen Rauchgase.
Infolge des bekannten Schwerkrafteffektes und bei eingeschalteter Raumheizung auch infolge der im nicht gezeichneten Heizwas- serkreis angeordneten Heizwasserpumpe, zirkuliert das Heizwasser etwa in Richtung der ausgezogen gezeichneten Pfeile. Die Heizwasser-Leitbleche 23 bis 26 bewirken dabei eine Durchströmung der den Brauchwas- serraum 12 durchstossenden Kanäle 19. Diese Durchströmung wechselt im untern Teil des Heizkessels jeweils von Kanalsektor zu Kanalsektor ihre Richtung.
Der eine grosse Oberfläche aufweisende Brauchwasserraum 12 wird daher allseitig intensiv vom Heizwasser umspült, so dass eine rasche übergabe der Heizwasser- wärme an das Brauchwasser erfolgt.
Zur Verhinderung unerwünschter Kalkablagerungen im Brauchwasserbehälter 12 wird vorzugsweise eine handelsübliche Wasserentkalkungs-Einrichtung in die zum Kaltwasseranschluss 21 führende Zuleitung geschaltet.
Der beschriebene erfindungsgemässe Heizkessel weist nennenswerte Vorteile bezüglich wirtschaftlichem Betrieb und wirtschaftlicher Herstellung auf. Da der Brauchwasserbehälter 12 auch aussen von einem Heiz- wassermantel umgeben ist, kühlt sich das heisse Brauchwasser langsamer ab. Infolge der grossen Oberfläche des Brauchwasserbehälters 12 und der intensiven Zirkulation des Heizwassers ist die Zeit zum Aufheizen des Brauchwassers sehr kurz. Die langsamere Abkühlung und die kurze Aufheizzeit bedeuten insbesondere im Sommer, bei abgeschalteter Raumheizung eine Einsparung an Brennstoff.
Durch eine Änderung der Anzahl der Verbindungsrohre 60 bis 62 kann die Leistung des Heizkessels bei gleichbleibenden Aussenabmessungen in
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gewissen Grenzen variiert und den Bedürfnissen ange- passt werden. Der Brauchwasserbehälter 12 kann sowohl innen als auch aussen einen Korrosionsschutz aufweisen. Infolge des auf einfache Weise entfernbaren Kesselflansches 46 kann ein defekter Brauchwasserbehälter 12 rasch ausgewechselt werden. Schliesslich erlauben die einfach geformten Einzelteile des Heizkessels eine wirtschaftlich günstige Herstellung.
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Combined heating and service water heating boiler, in particular for liquid and gaseous fuels The present invention relates to a heating boiler which can be fed in particular with liquid or gaseous fuels and has a service water tank and a heating water tank surrounding the combustion chamber.
The object of the invention is essentially to design a combined heating boiler in such a way that it has a sufficiently large domestic water supply and that the hot domestic water cools down as little as possible during pauses in consumption. Furthermore, the process water tank should not have any walls in common with the heating water tank and should be easily replaceable.
The boiler according to the invention is characterized in that the service water tank forming an annular service water space is arranged in the likewise ring-shaped heating water tank in such a way that the latter is divided by the service water tank into an inner and an outer heating water space, and that these two heating water spaces are divided by several of the annular Domestic water room penetrating channels are interconnected.
Further details emerge from the following description and from the drawing, in which an exemplary embodiment of the invention is shown. It shows: Fig. 1 a longitudinal section through a lying boiler and Fig. 2 to the left of the drawn axis a cross section according to A-A in Fig. 1 and to the right of the drawn axis a cross section according to B-B in Fig. 1.
According to FIGS. 1 and 2, the horizontal boiler has a furnace 11, a service water space 12 and a heating water space 13, 14, which is divided by the service water space 12 into an inner 13 and an outer 14 heating water space. The annular service water space 12 is formed by a container which has cylindrical inner and outer walls 15 and 16 at the ends of annular end walls 17 and 18. The service water space is pierced by numerous channels 19 which connect the inner and outer heating water space 13 and 14 with one another.
In the present embodiment, these channels are formed by pipe sections 20 which are arranged in the radial direction between the inner wall 15 and the outer wall 16 of the service water tank. In the rear annular end wall 18, the cold water connection pipe 21 is inserted below and the hot water connection pipe 22 is inserted above.
In the inner heating water space 13, two approximately diametrically opposite, approximately horizontally extending heating water baffles 23 and 24 are also arranged, which are connected to the inner wall 15 of the domestic water space 12 below the horizontally extending channels 19 along the inner wall 15. Two similar heating water baffles 25 and 26 are arranged in the outer heating water space 14 above the horizontally running channels 19 and connected to the outer wall 16 of the service water space 12.
The heating water baffles 23 to 26 can, if required, have cutouts or holes for the forced guidance of the heating water flow.
The likewise cylindrical inner and outer walls 27 and 28 of the annular heating water space 13, 14 are arranged coaxially to the service water space 12. The inner wall 27 surrounds the furnace 11. Four feet 29 are attached to the lower outer part of the outer wall 28 forming the boiler shell. The rear end of the combustion chamber 11 and the heating water chamber 13, 14 is closed off by the disk-shaped boiler rear wall 30, which is preferably welded to the cylindrical walls 27 and 28 of the heating water chamber.
At the level of the rear lower end section of the combustion chamber 11, an outwardly directed smoke pipe socket 31 is inserted into the boiler rear wall 30. A smoke gas flap 33 which can be adjusted by means of a lever 32 and has an opening 34 is arranged in the smoke pipe socket 31.
In the sole of the outer heating water room 1.4 is
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the boiler rear wall 30 piercing and connected to this return pipe 35 is arranged. At its outwardly directed end, the return pipe 35 has a flange 36 for connecting the heating water return line (not shown). The flow connection 38, which also has a flange 37, is inserted in the vicinity of the boiler rear wall 30 in the apex of the outer wall 28 of the outer heating water space 14.
The boiler rear wall 30 also has two bores 39 and 40 through which the connection pipes for the service water, namely the cold water connection pipe 21 and the hot water connection pipe 22, are led to the outside. The cold water connection pipe 21 has a firmly attached flange 41 located in the heating water space 13, 14 and a flange sealing ring 42 arranged between this and the boiler rear wall 30. The flange 41 is screwed to the boiler rear wall 30 by means of screws, the axes 43 of which are shown in dash-dotted lines . The hot water connection pipe 22 is screwed to the boiler rear wall 30 in an analogous manner.
In the radial direction, the domestic water tank 12 is supported on two longitudinal profiles 44 and 45 arranged in the sole part of the outer heating water space 14, the webs of which are perforated to enable the heating water to circulate. In order to reduce the risk of corrosion, the domestic water tank is preferably provided with surface corrosion protection on the inside and outside, for example with galvanization.
The front end of the heating water chamber 13, 14 and part of the furnace 11 is closed by a boiler flange 46. The boiler flange 46 has a central cutout 47, a centering ring 48, and several sensor tubes 49, 50 directed towards the interior of the boiler, which latter serve to accommodate temperature sensors, not shown, of thermometers and thermostats, also not shown. A burner flange 51 is placed on the outside of the boiler flange 46 concentrically to the central cutout 47 and is screwed to the boiler flange 46 by means of screws or bolts, the positions of which are indicated in FIG.
The burner flange 51, in which an oil or gas burner (not shown) is inserted, has devices (not shown) which allow the burner to pivot out to the side. The centering ring 48 centers the boiler flange 46 in the combustion chamber 11 on the cylindrical inner wall 27 of the inner heating water chamber 13.
The ends of the sensor tubes 49, 50 located inside the boiler are closed. In the front annular end wall 17 of the domestic water room 12, a receiving sleeve 53, which is arranged coaxially to the latter and is also closed on one side, is inserted to receive the sensor tube 50 assigned to the domestic water room 12. In the narrowest possible space 54 between the inside of the receiving sleeve 53 and the outside of the inserted sensor tube 50, resilient metallic devices (not shown in FIG. 1) are preferably attached to ensure the best possible heat transfer between the two coaxial tubes 50 and 53.
The front ends of the cylindrical walls 27 and 28 of the heating water space 13, 14 have flanges 55 and 56 facing one another. A sealing ring 57 or 58 is arranged between each of these flanges 55 and 56 and the boiler flange 46. The boiler flange 46 is screwed to the flanges 55 and 56 by means of screws, the positions of which are indicated in FIG. 1 by the axis 59 drawn.
In the combustion chamber 11 three connecting pipes 60, 61 and 62 are arranged as additional heating water ducts, the ends of which open into the inner heating water chamber 13 and the end parts of which are each located in the apex or in the bottom of the combustion chamber 11. The upper ends of the connecting pipes 60 to 62 are closer to the boiler rear wall 30 than the lower ends. In the rear part of the combustion chamber 11, behind the rearmost connecting pipe 62, a flue gas deflection plate 63 running approximately parallel to this is arranged, which deflects the flue gases in the apex of the combustion chamber.
The outer wall 28 of the outer heating water space 14, as well as the boiler rear wall 30 and the boiler flange 46 are completely insulated on the outside with a thermal insulation layer 64, which is protected from damage by appropriately shaped removable jacket plates 65.
To illustrate the use and operation of the heating boiler according to the invention, the flows of the heating water and the service water that are likely to arise during operation are indicated in FIGS. 1 and 2 with arrows drawn. The solid arrows are assigned to the heating water and the dashed arrows are assigned to the service water. The heating water in the connecting pipes 60 to 62 and in the inner heating water space 13 is heated directly by the energy given off by the fuel. The additional connecting pipes 60 to 62, which are inserted at an angle, and the flue gas deflection plate 63 bring about the most complete possible utilization of the hot flue gases.
As a result of the known gravity effect and when the room heating is switched on, also as a result of the heating water pump arranged in the heating water circuit (not shown), the heating water circulates approximately in the direction of the solid arrows. The heating water baffles 23 to 26 cause a flow through the channels 19 penetrating the service water space 12. This flow changes direction in the lower part of the boiler from channel sector to channel sector.
The service water space 12, which has a large surface area, is therefore intensively washed around on all sides by the heating water, so that the heating water heat is quickly transferred to the service water.
To prevent unwanted lime deposits in the service water tank 12, a commercially available water decalcification device is preferably connected to the supply line leading to the cold water connection 21.
The heating boiler according to the invention described has noteworthy advantages in terms of economic operation and economic production. Since the service water tank 12 is also surrounded on the outside by a heating water jacket, the hot service water cools down more slowly. As a result of the large surface area of the domestic water tank 12 and the intensive circulation of the heating water, the time for heating the domestic water is very short. The slower cooling and the short heating-up time mean, especially in summer, when the room heating is switched off, fuel savings.
By changing the number of connecting pipes 60 to 62, the output of the boiler can be increased while the external dimensions remain the same
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can be varied within certain limits and adapted to requirements. The service water tank 12 can have corrosion protection both inside and outside. As a result of the easily removable boiler flange 46, a defective domestic water tank 12 can be replaced quickly. Finally, the simply shaped individual parts of the boiler allow economical production.