DE3100252C2

DE3100252C2 -

Info

Publication number: DE3100252C2
Application number: DE3100252A
Authority: DE
Inventors: Alois St. Johann Tirol At Schwarz
Original assignee: Id-Energiesysteme Gesmbh Matrei At
Current assignee: ID-ENERGIESYSTEME GES.M.B.H., MATREI, AT
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1990-06-21
Also published as: FR2476280B3; IT8184107A0; AT371240B; ATA93580A; FR2476280A1; IT1147284B; DE3100252A1; CH653761A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel, mit einem im Heizwasser ange ordneten Wärmetauscher, der mit Anschlüssen für den Zufluß von kaltem Wasser und für den Abfluß von erhitztem Wasser ausgebildet ist und mit einem temperaturabhängigen Ventil, das bei Übertemperatur des Heizwassers den Zufluß des kalten Wassers freigibt.

Bekannte Heizkessel für die Erhitzung von Wasser zur Speisung von Zentralheizungsanlagen sind mit einem Wärme fühler ausgebildet, durch den der Brennermotor, der mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird, in Abhängigkeit von der im Kessel herrschenden Temperatur gesteuert wird. Sobald die Temperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Wert von z. B. 90°C erreicht hat und demnach eine weitere Erhitzung des im Heizkessel befindlichen Wassers vermieden werden soll, wird der Brennermotor abgeschaltet. Dies ist deshalb erforderlich, weil bei einem weiteren Anstieg der Temperatur des im Heizkessel befindlichen Wassers durch den auftretenden Dampfdruck eine Beschädigung oder Zerstörung des Kessels verursacht werden könnte.

Aus dem DE-GM 74 01 779 ist eine thermische Ablauf sicherung in Verbindung mit einem in besonderer Form in den Heizkessel eingebauten Kühlmantel bekanntgeworden, wodurch eine Absicherung gegen Überschreiten einer vorgegebenen Vorlauftemperatur gewährleistet werden soll.

Da bei mit festen Brennstoffen, wie Koks, Kohle oder Holz, befeuerten Heizkesseln kein Brennermotor vorgesehen ist und demnach eine solche Steuerung nicht möglich ist, besteht die Forderung, andere Maßnahmen vorzusehen, auf Grund welcher eine Zerstörung des Heizkessels infolge zu hoher Temperatur verhindert werden kann. Diese Maßnahmen bestehen z. B. darin, daß die Anlagen als sogenannte offene Anlagen gebaut werden. Dies sind Anlagen, die mittels einer Sicherheitsausdehnungs leitung und eines hochliegenden Ausdehnungsgefäßes eine offene Verbindung mit der Atmosphäre aufweisen. Derartige Anlagen sind jedoch von der Konstruktion her sehr aufwendig.

Um den hiefür erforderlichen Aufwand zu vermeiden, ist es auch bekanntgeworden, in Heizkesseln, die mit festen Brennstoffen befeuert werden, gesonderte Rohrleitungen vorzusehen, durch die im Falle, daß die Wassertemperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, kaltes Wasser eingeleitet und durch die Erwärmung dieses Wassers, das abgeführt wird, die erforderliche Herabsetzung der Kesseltemperatur bewirkt wird. Dies erfolgt durch Steuerung eines im Kessel vorgesehenen Thermostaten.

Derartige gesonderte Rohrleitungen können jedoch nur in aus Stahlblech gefertigten Heizkesseln angeordnet werden, da nur in diesen der für die Aufnahme derselben benötigte Platz vorhanden ist. Bei aus Gußeisen gefertigten Heizkesseln, deren Glieder sehr starkwandig ausgebildet sind und bei denen der Wasserraum relativ klein ist, können solche bekannten Rohrleitungen infolge der Tatsache, daß der hiefür benötigte Platz nicht zur Verfügung steht, hingegen nicht eingesetzt werden.

Um dennoch auch bei aus Gußeisen gefertigten Heizkesseln bekannte Rohrleitungen vorsehen zu können, ist es weiters auch bekanntgeworden, diese Heizkessel mit einem gesonderten Glied mit einem Raum zur Aufnahme einer Rohrleitung auszu rüsten. Dies erfordert jedoch - wie vorstehend erwähnt - die Anordnung eines besonderten Gliedes, welches bei Kesseln, die neu gefertigt werden, vorgesehen werden kann, wenngleich dies jedoch aufwendig ist. Zudem ist die Herstellung von der artigen, z. B. aus Kupfer gefertigten Rohren sehr teuer. Schließlich erfolgt eine Wärmeabfuhr nur aus demjenigen Bereich des Heizkessels, der an dieses zusätzliche Glied anschließt.

Bei schon hergestellten bzw. schon in Betrieb befind lichen Kesseln ist jedoch die Ausrüstung derselben mit einem gesonderten Glied zur Aufnahme von Rohrleitungen aus wirt schaftlichen und organisatorischen Gründen nahezu ausge schlossen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel zu schaffen, welche so kleine Abmessungen aufweist, daß sie in beliebige, herkömmliche Heizkessel - ungeachtet dessen, ob diese aus Gußeisen oder aus Stahlblech gefertigt sind - eingesetzt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Wärmetauscher aus zwei ineinander angeordneten Rohren be steht, wobei der Innenraum des inneren Rohres an einem Ende zu einem ersten Anschluß führt und am anderen Ende in den zwischen den beiden Rohren gebildeten Ringraum mündet, der an dem der Mündung gegenüberliegenden Ende zum zweiten Anschluß führt.

Vorzugsweise ist im Ringraum eine wendelförmig verlaufende Schikane angeordnet. Weiters ist vorzugsweise das äußere Rohr an seinem Außenmantel mit längsverlaufenden bzw. umlaufenden Rippen ausgebildet.

Nach einem bevorzugten Merkmal ist das äußere Rohr mit einem querstehenden Flansch ausgebildet, mittels dessen die Einrich tung an einem Heizkessel befestigt werden kann. An den Flansch kann ein Rohrstutzen anschließen, der seitlich von Rohrstutzen, die die Anschlüsse zu den Kanälen bilden, durchsetzt ist.

Vorzugsweise ist weiters im Bereich der Mündung des Innenraumes des inneren Rohres in den Ringraum ein Ventil vorgesehen, das z. B. als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist. Dieses Ventil kann mittels eines an dem den Anschlüssen abge wandten Ende des äußeren Rohres angeordneten Thermoelementes steuerbar sein. Das Thermoelement kann gegenüber dem Ventil thermisch isoliert sein. Die thermische Isolierung kann durch einen Kolben, der innerhalb des äußeren Rohres verstellbar ist, gebildet sein.

Schließlich kann an dem dem Anschluß abgewandten Ende des äußeren Rohres eine Schraube zur Einstellung des Thermoelementes vorgesehen sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Heizkessel in schematischer Darstellung zur Erläuterung, an welchen Stellen eine Einrichtung in einen Heizkessel eingebaut werden kann,

Fig. 2 eine Einrichtung in axialem Längs schnitt,

Fig. 3 ein Detail der Einrichtung in gegenüber Fig. 2 etwas veränderter Ausführungsform und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Heizkessel 1 dargestellt. Ein solcher weist üblicherweise einen unteren Verteilerkanal 2 und einen oberen Sammelkanal 3 zur Speisung der Glieder des Heiz kessel 1 mit kaltem Wasser bzw. zur Abfuhr des im Heizkessel erwärmten Wassers auf. Aufgrund der besonderen Ausbildung einer Einrichtung kann diese so klein ausgeführt werden, daß sie in einen dieser beiden Kanäle, vorzugsweise in den Sammelkanal für das heiße Wasser, oder in deren beide ein gesetzt werden kann. Sie kann sich dabei über nahezu die ge samte Länge des betreffenden Kanals erstrecken. Durch eine der artige Anordnung kann aus einem Heizkessel aus zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen überschüssige Wärme abgeführt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht eine Einrichtung aus einem zylindrischen Rohr 10, dessen Außen durchmesser etwa halb so groß ist wie der Innendurchmesser der Kanäle 2 bzw. 3 des Heizkessels 1. Mit dem Rohr 10 ist ein Rohrstutzen 11 verbunden, der den Vorlauf für die Heiz anlage bildet und ist weiters ein Flansch 12 verbunden, mit tels dessen die Einrichtung, nachdem sie in mindestens einen Kanal 2, 3 des Heizkessels 1 eingesetzt wurde, an diesem befestigt werden kann.

Innerhalb des Rohres 10 befindet sich ein weiteres Rohr 15, das über einen Anschlußstutzen 16 seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinausgeführt ist. Ebenso ist der außerhalb des Rohres 15 und innerhalb des Rohres 10 liegende Ringraum 13 über einen Kanal 14 seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinausgeführt.

In dem auf der anderen Seite des Rohrstutzens 11 liegenden abgeschlossenen Ende des Rohres 10 ist ein Thermoelement 20 angeordnet. Weiters ist das im Rohr 10 befindliche Ende des inneren Rohres 15 mit einem Ventil 17 ausgebildet, das mittels eines Ventilstößels 18 über einen im Rohr 10 verschiebbaren Kolben 19 von einem Stößel 21 des Thermoelementes 20 betätig bar ist. In dem zwischen den Rohren 10 und 15 verbleibendem Ringraum 13 ist weiters mindestens eine wendelförmige Schikane 24 vorgesehen.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt:
Wie dies vorstehend schon erwähnt wurde, wird eine derartige Einrichtung in den Sammelkanal 3 oder in diesen und in den Verteilerkanal 2 eines Heizkessels 1 eingesetzt und wird sie am Kessel 1 befestigt. Der Rohrstutzen 16 wird an eine Kaltwasserleitung angeschlossen und der Kanal 14 wird an den Ablauf angeschlossen.

Sobald während des Betriebes des Heizkessels 1 in diesem ein Temperaturwert von z. B. 95°C erreicht wird, spricht das Thermoelement 20 an und verstellt dieses über den Stößel 21, den Kolben 19 und die Ventilstange 18 das Ventil 17 in dessen Offenstellung. Hierdurch tritt das im Innenraum 13′ des Rohres 15 befindliche Kaltwasser in den Innenraum des Rohres 10 über und strömt es aufgrund des Wasserdruckes durch den zwischen den Rohre 10 und 15 gebildeten Ringraum 13 hindurch. Aufgrund des relativ geringen Querschnittes des Ringraumes 13 bildet sich eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit aus, die eine intensive Kühlung des Rohres 10 bewirkt. Hierdurch wird so lange die im Kessel 1 befindliche Übertemperatur abgeführt wird, bis infolge des Absinkens der Temperatur unter die genannten 95°C das Thermoelement 20 das Ventil 17 wieder in seine Schließ stellung überführt und dadurch eine weitere Wasserströmung unterbindet.

Durch die im Ringraum 13 angeordneten wendelförmigen Schikanen 24 erhält das durch den Ringraum 13 hindurchströmende Wasser einen Drall, wodurch es gemischt und infolge der Zentrifugal kraft an die Innenwandung des Rohres 10 angepreßt wird, wo durch die Wärmeabfuhr verbessert wird.

Das Thermoelement 20 stellt einen handelsüblichen Bauteil dar, der z. B. in der Autoindustrie verwendet wird. Es kann entweder flüssigkeitsgesteuert sein oder ein Bimetall enthalten. Mittels einer an der Stirnfläche des Rohres 10 vorgesehenen Schraube 22 kann die erforderliche Einstellung des Thermoelementes 20 er folgen.

Die Funktion des Kolbens 19 liegt darin, den Zustrom von kaltem Wasser zum Thermoelement 20 zu verhindern, da dieses ansonsten ungeachtet der im Kessel herrschenden Wassertempera tur ein Schließen des Ventiles 17 bewirken würde. Anstelle dieses Kolbens können auch andere geeignete Abschirmungen vor gesehen sein, solange gewährleistet ist, daß das Thermoelement 20 gegenüber dem zuströmenden kalten Wasser thermisch hinreichend isoliert ist. Vorzugsweise ist der Ventilstößel 18 von einer Rückholfeder 25 umgeben. Diese Feder 25 stellt insoferne eine zusätzliche Sicherung gegen einen nicht erforderlichen Zustrom von kaltem Wasser dar, da das Ventil 17 schon aufgrund des im Rohr 15 herrschenden Wasserdruckes in seine Schließstellung ge bracht wird bzw. es vom Thermoelement 20 dem Wasserdruck ent gegen in seine Offenstellung gesteuert werden muß.

Zur Verbesserung der Wärmeaufnahme durch das Rohr 10 kann dieses an seiner Außenseite mit Profilierungen, wie z. B. längsverlaufen den oder ringsumlaufenden Rippen, ausgebildet sein. Die Rohre 10 und 15 können aus Kupfer, aus Aluminium oder aus Stahl gefertigt sein.

Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Tellerventiles 17 kann auch ein in Fig. 3 dargestelltes Kolbenventil vorgesehen sein. Bei diesem Ventil ist der Kolben 30 z. B. flach ausgebildet und mit einem sich erweiternden Schlitz 31 ausgebildet, über den bei Verstellung des Kolbens 30 Wasser aus dem Rohr 15 ab strömen kann. Dabei wird der Zustrom von kaltem Wasser über den Schlitz 31 des Kolbens 30 in den Ringraum 13 in Abhängigkeit davon geregelt, inwieweit der Kolben 30 in das Rohr 15 einge schoben ist und wie groß demnach der freigegebene Durchlaß querschnitt des Schlitzes 31 ist.

Aufgrund des vorbeschriebenen Aufbaues der Einrichtung ermöglicht diese auch bei ungünstigen Be triebsverhältnissen eine hinreichende Abfuhr von Wärme, um einen Anstieg der Temperatur im Heizkessel auf über ca. 115°C ausschließen zu können. Infolge der gedrungenen Bauweise kann eine solche Einrichtung in den Verteiler- oder in den Sammel kanal von Heizkesseln, insbesondere auch solche, die aus Guß eisen gefertigt sind, eingesetzt werden, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen.

Es kann somit davon abgesehen werden, für Heizkessel mit Be feuerung durch festen Brennstoff offene Anlagen zu errichten bzw. solche Heizkessel mit zusätzlichen Gliedern zur Aufnahme von herkömmlichen Rohrleitungen auszustatten.

Bezugszeichenliste

1 Heizkessel
2 Verteilerkanal
3 Sammlerkanal
10 Rohr
11 Rohrstutzen
12 Flansch
13 Ringraum
13′ Innenraum
14 Kanal
15 Rohr
16 Anschlußstutzen
17 Ventil
18 Ventilstößel
19 Kolben
20 Thermoelement
21 Stößel
22 Schraube
24 Schikane
25 Rückholfeder
30 Kolben
31 Schlitz

Claims

1. Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heiz kessel, mit einem im Heizwasser angeordneten Wärmetauscher, der mit Anschlüssen für den Zufluß von kaltem Wasser und für den Abfluß von warmem Wasser ausgebildet ist und mit einem temperaturabhängigen Ventil, das bei Übertemperatur des Heizwassers den Zufluß des kalten Wassers freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus zwei ineinander angeordneten Rohren (10, 15) besteht, wobei der Innenraum (13′) des inneren Rohres (15) an einem Ende zu einem ersten Anschluß (14) führt und am anderen Ende in den zwischen den beiden Rohren (10, 15) gebildeten Ringraum (13) mündet, der an dem der Mündung gegenüberliegenden Ende zum zweiten An schluß (16) führt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum (13) eine wendelförmig verlaufende Schikane (24) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (10) an seinem Außenmantel mit längsverlaufenden bzw. umlaufenden Rippen ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (10) mit einem quer stehenden Flansch (12) zu dessen Befestigung an einem Heiz kessel (1) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flansch (12) ein Rohrstutzen (11) anschließt, der seitlich von Rohrstutzen (14, 16), die die Anschlüsse zu den Kanälen bilden, durchsetzt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mündung des Innenraumes (13′) des inneren Rohres (15) in den Ringraum (13) ein Ventil (17) vorgesehen ist, das vorzugsweise als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Anschlüssen (14, 16) abgewandte Ende des äußeren Rohres (10) ein Thermoelement (20) vorgesehen ist, durch das das Ventil (17) steuerbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (20) gegenüber dem Ventil (17) thermisch isoliert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung durch einen Kolben (19) der innerhalb des äußeren Rohres (10) verstellbar ist, gebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Anschluß abgewandten Ende des äußeren Rohres (10) eine Schraube (22) zur Einstellung des Thermoelementes (20) vorgesehen ist.