EP0103063A2 - Zentralheizungskessel aus Gusseisen - Google Patents
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- EP0103063A2 EP0103063A2 EP83103951A EP83103951A EP0103063A2 EP 0103063 A2 EP0103063 A2 EP 0103063A2 EP 83103951 A EP83103951 A EP 83103951A EP 83103951 A EP83103951 A EP 83103951A EP 0103063 A2 EP0103063 A2 EP 0103063A2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
Definitions
- the invention relates to a central heating boiler made of cast iron with a combustion chamber and a subsequent heating gas flue for cooling the heating gases to below the dew point.
- a boiler of this type also called a condensing boiler, allows the exhaust gases to be cooled to extremely low temperatures. As a result, the heat of condensation of the vaporous water contained in the exhaust gas can also be used.
- Boilers are known in which the boiler is followed by an exhaust gas heat exchanger for cooling the exhaust gases. Boilers are also known in which the necessary heat exchanger surface is integrated in the boiler body. The surface on the hot gas side must consist of corrosion-resistant material.
- a boiler of the known type with a cooling of the heating gases to below the dew point should be designed so that it has optimal properties for the intended purpose.
- this is achieved by a horizontal arrangement of the combustion chamber and the heating gas flue with a constant inclination from the burner end of the combustion chamber to the rear end of the heating gas flue.
- Such a boiler is ideally suited to allow the desired condensation to take place within the combustion chamber and the downstream train, particularly in the partial load range. Due to the slight inclination towards the end of the boiler, the resulting condensate can flow from where it has to be drained off through a drain connection.
- the boiler can be designed for a horizontal arrangement. In this case, the combustion chamber and the windings of the heating gas flue are next to each other, but with a slight downward slope towards the flue gas nozzle. If the boiler is to be arranged vertically, the combustion chamber and the windings of the heating gas flue can lie one below the other, whereby the slope must also be observed.
- the cast iron boiler allows the monoblock construction.
- the result is a closed boiler body in the form of a housing with a unit consisting of the combustion chamber and the heating gas flue penetrating it.
- a boiler of this type can be produced in the casting process without great difficulty. It is very economical and has sufficient corrosion protection. For safety reasons, the surfaces in contact with the heating gas can also be provided with a temperature and acid-resistant coating.
- heating gases can also enter the heating gas flue directly.
- a distribution channel below the constriction should be designed so that its cross-section tapers from sub-channel to sub-channel, whereby a uniform distribution of the heating gases is achieved on the sub-channels.
- the described design results in increased heat dissipation in conjunction with a lowering of the temperature of the heating gases.
- a baffle at the end of the hot gas flue in front of the mouth of the subchannels and an exhaust pipe arranged above it. In this way, no condensate is entrained in the exhaust gas flow. It separates from the impact surface, which is further promoted by an increased inclination of the subchannels in the mouth area. The exhaust gas then passes into the exhaust pipe above the condensate collection chamber.
- the boiler consists of a single block in the form of a housing 1 with a combustion chamber 2 penetrating it, at the rear end of which a meandering heating gas duct 3 is connected.
- a meandering heating gas duct 3 is connected to the rear end of the heating gas duct 3, where the condensate can be removed through a drainage connection 4.
- the exhaust gases flow through an exhaust pipe 5 acting as an exhaust to the outside.
- the boiler is ideal for use with a modulating oil or gas fan burner 6, i.e. a burner, the output of which can be changed as required. It has a temperature-controlled, slidingly variable boiler temperature control.
- the deliberately chosen cast iron monoblock construction makes the boiler particularly suitable for this mode of operation. Since there are no joints, it is absolutely leak-proof on the hot gas side. It can therefore be surrounded by full foam insulation 7.
- connection to the heating network is made via the flow connector 8 and the return connector 9. Cleaning the heating gas flue 3 is possible after removing a cleaning cover 10. As a result of the inclination of the heating gas flue 3, combined with a taper towards the exhaust pipe 5, a space 11 is created for a switch box.
- the flames are reversed in the combustion chamber 2.
- the flames and heating gases first flow back to the burner 6, the head of which they heat, in order to get into the heating gas flue 3 through a flow opening 12.
- a constriction 13 is formed by two laterally projecting water pockets 14. Through this constriction 13, part of the heating gases and any condensate that may arise in the combustion chamber 2 can flow directly into the heating gas duct 3.
- the heating gas flue 3 initially has a distribution channel 3 t which merges into a number of subchannels 3 ′′ and tapers from subchannel to subchannel. This ensures that the heating gases are evenly distributed over the subchannels.
- the subchannels 3 '' end at the end in a condensate collection chamber 15.
- a somewhat stronger inclination in the mouth area and a baffle surface 16 increase the condensate excretion.
- the exhaust pipe 5 is arranged above the mouths of the subchannels 3 ′′. This prevents condensate from being entrained by the exhaust gas flow.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Zentralheizungskessel aus Gußeisen mit einem Brennraum und einem daran anschließenden Heizgaszug zur Abkühlung der Heizgase bis unter den Taupunkt.
- Ein Heizkessel dieser Art, auch Brennwertkessel genannt, erlaubt es, die Abgase auf äußerst niedrige Temperaturen abzukühlen. Dadurch kann auch noch die Kondensationswärme des dampfförmigen, im Abgas enthaltenen Wassers genutzt werden. Es sind Heizkessel bekannt, bei denen dem Kessel ein Abgaswärmetauscher zur Abkühlung der Abgase nachgeschaltet ist. Es sind ferner Heizkessel bekannt, bei denen die notwendige Wärmetauscherfläche im Kesselkörper integriert ist. Dabei muß die heizgasseitige Oberfläche aus korrosionsfestem Material bestehen.
- Ein Heizkessel der bekannten Art mit einer Abkühlung der Heizgase bis unter den Taupunkt soll so gestaltet werden, daß er für den vorgesehenen Zweck optimale Eigenschaften besitzt.
- Erfindungsgemäß wird dieses erreicht durch eine liegende Anordnung des Brennraumes und des Heizgaszuges mit einer stetigen Neigung vom brennerseitigen Ende des Brennraumes zum hinteren Ende des Heizgaszuges.
- Ein solcher Heizkessel ist bestens geeignet, die angestrebte Kondensation innerhalb des Brennraumes und des Nachschaltzuges stattfinden zu lassen, und zwar insbesondere im Teillastbereich. Durch die leichte Neigung zum Kesselende hin kann das entstehende Kondensat nach dort strömen, von wo es durch einen Ablaufstutzen abzuleiten ist.
- Um eine ausreichende Wärmetauscherfläche im Kessel unterzubringen,ist eine mäanderförmige Ausbildung des Heizgaszuges zweckmäßig. Der Kessel kann für eine waagerechte Anordnung gestaltet sein. In diesem Fall liegen der Brennraum und die Windungen des Heizgaszuges nebeneinander, jedoch mit leichtem Gefälle zum Abgasstutzen hin. Sofern der Kessel senkrecht angeordnet werden soll, können der Brennraum und die Windungen des Heizgaszuges untereinander liegen, wobei ebenfalls auf das Gefälle zu achten ist.
- Die Herstellung des Heizkessels aus Gußeisen erlaubt die Fertigung in Monoblockbauweise. Es entsteht ein geschlossener Kesselkörper in Form eines Gehäuses mit einer dieses durchdringenden Einheit aus Brennraum und Heizgaszug. Ein Kessel dieser Art läßt sich ohne große Schwierigkeit im Gießverfahren herstellen. Er ist sehr wirtschaftlich und besitzt eine ausreichende Korrosionssicherheit. Aus Sicherheitsgründen können die heizgasberührten Flächen zusätzlich mit einer temperatur- und säurebeständigen Beschichtung versehen werden.
- Weitere konstruktive Verbesserungen an einem solchen Heizkessel haben eine verstärkte Wärmenutzung, auch in Verbindung mit einer besseren Kondensatausscheidung, zur Folge. So empfiehlt es sich, zwischen dem Brennraum und dem Heizgaszug durch seitlich vorspringende Wassertaschen eine Einschnürung mit einer freien Strömungsöffnung am brennerseitigen Ende zu schaffen und an diese Strömungsöffnung einen in mehrere Teilkanäle aufgegliederten Heizgaszug anzuschließen. Im Brennraum erfolgt zunächst eine Flammenumkehr, was bereits zu einem guten Wärmeabbau, aber auch zu einer zusätzlichen Beheizung des Brennerkopfes führt. Letzteres ist besonders empfehlenswert bei Ölverdampfungsbrennern. Es wird ein Teil der zum Verdampfen des Öles benötigten elektrischen Energie eingespart. Durch den sich dann an das brennerseitige Ende des Brennraumes anschließenden, in Teilkanäle aufgegliederten Heizgaszug erfolgt bei großer Wärmetauscherfläche ein guter Wärmeübergang.
- Im Bereich der Einschnürung zwischen dem Brennraum und dem Heizgaszug können auch schon Heizgase direkt in den Heizgaszug eintreten. Ein Verteilerkanal unterhalb der Einschnürung sollte dabei so ausgebildet sein, daß sich sein Querschnitt von Teilkanal zu Teilkanal verjüngt, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Heizgase auf die Teilkanäle erzielt wird.
- Durch die beschriebene Gestaltung erfolgt ein verstärkter Wärmeabbau in Verbindung mit einer Temperaturabsenkung der Heizgase. Zur Erzeugung einer besseren Kondensatausscheidung mit der erwähnten Nutzung der Kondensationswärme befindet sich am Ende des Heizgaszuges vor der Mündung der Teilkanäle eine Prallfläche und ein darüber angeordneter Abgasstutzen. Auf diese Weise wird kein Kondensat in den Abgasstrom mitgerissen. Es scheidet sich an der Prällfläche ab, was noch durch eine verstärkte Neigung der Teilkanäle im Mündungsbereich gefördert wird. Das Abgas geht dann oberhalb der Kondensatsammelkammer in den Abgasstutzen über.
- Die beigefügte Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form von Schnitten durch einen Heizkessel dar. Es zeigen
- Fig. l : Einen Querschnitt durch einen Heizkessel für waagerechte Anordnung,
- Fig. 2 : Den Schnitt A-A aus Fig. 1,
- Fig. 3 : Einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines Heizkessels für senkrechte Anordnung,
- Fig. 4 : Den Schnitt B-B aus Fig. 3 und
- Fig. 5 : Einen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Heizkessels für senkrechte Anordnung.
- Der Heizkessel besteht aus einem einzigen Block in Form eines Gehäuses 1 mit einem dieses durchdringenden Brennraum 2 , an dessen hinterem Ende sich ein mäanderförmiger Heizgaszug 3 anschließt. Infolge einer stetigen Neigung strömen die Heizgase und evtl. ausgeschiedenes Kondensat zum hinteren Ende des Heizgaszuges 3 , wo das Kondensat durch einen Ablaufstutzen 4 entfernt werden kann. Die Abgase strömen durch einen als Auspuff wirkenden Abgasstutzen 5 nach außen.
- Der Heizkessel eignet sich hervorragend für den Einsatz eines modulierenden Öl- oder Gasgebläsebrenners 6 , d.h. eines Brenners, dessen Leistung bedarfsabhängig veränderlich ist. Er besitzt eine wibterungsgeführte, gleitend veränderliche Kesseltemperaturregelung. Die bewußt gewählte gußeiserne Monoblockbauweise macht den Heizkessel für diese Fahrweise besonders-geeignet. Da keine Trennfugen vorhanden sind, ist er heizgasseitig absolut dicht. Er kann deshalb mit einer Hartschaumvollisolierung 7 umgeben werden.
- Der Anschluß an das Heizungsnetz erfolgt über den Vorlaufstutzen 8 und den Rücklaufstutzen 9 . Eine Reinigung des Heizgaszuges 3 ist nach Abnahme eines Reinigungsdeckels 10 möglich. Infolge der Neigung des Heizgaszuges 3 , verbunden mit einer Verjüngung zum Abgasstutzen 5 hin, entsteht ein Raum 11 für einen Schaltkasten.
- Gemäß Fig. 3 und Fig. 4 erfolgt im Brennraum 2 eine Flammenumkehr. Die Flammen und Heizgase strömen zunächst zum Brenner 6 zurück, dessen Kopf sie erwärmen, um von dort durch eine Strömungsöffnung 12 in den Heizgaszug 3 zu gelangen. Zwischen dem Brennraum 2 und dem Heizgaszug 3 ist eine Einschnürung 13 durch zwei seitlich vorspringende Wassertaschen 14 gebildet. Durch diese Einschnürung 13 können ein Teil der Heizgase und evtl. im Brennraum 2 entstehendes Kondensat direkt in den Heizgaszug 3 strömen. Der Heizgaszug 3 besitzt zunächst einen Verteilerkanal 3t , der in eine Anzahl Teilkanäle 3'' übergeht und sich von Teilkanal zu Teilkanal verjüngt. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Heizgase auf die Teilkanäle erreicht.
- Gemäß Fig. 5 münden die Teilkanäle 3 '' am Ende in eine Kondensatsammelkammer 15 . Eine etwas stärkere Neigung im Mündungsbereich und eine Prallfläche 16 verstärken die Kondensatausscheidung. Der Abgasstutzen 5 ist oberhalb der Mündungen der Teilkanäle 3'' angeordnet. Dadurch wird verhindert, daß durch den Abgasstrom Kondensat mitgerissen wird.
Claims (9)
gekennzeichnet durch eine liegende Anordnung des Brennraumes (2) und des Heizgaszuges (3) mit einer Neigung vom brennerseitigen Ende des Brennraumes (2) zum hinteren Ende des Heizgaszuges (3).
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