EP0297261A2 - Heizungskessel - Google Patents

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EP0297261A2
EP0297261A2 EP88107808A EP88107808A EP0297261A2 EP 0297261 A2 EP0297261 A2 EP 0297261A2 EP 88107808 A EP88107808 A EP 88107808A EP 88107808 A EP88107808 A EP 88107808A EP 0297261 A2 EP0297261 A2 EP 0297261A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
heating
housing part
heating gas
housing
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EP88107808A
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EP0297261A3 (de
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Hans Dr. Viessmann
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—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
    • F24H1/26—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
    • 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
    • F24H1/287—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 with the fire tubes arranged in line with the combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to a heating boiler according to the preamble of the main claim.
  • Heating boilers of the type mentioned are known, for example, from DE-U-86 17 230.
  • the heating gas flues which are also designed as pipes, lead in close association with one another parallel to the collecting chamber for the residual gases arranged below, which can then flow off through the gas outlet to be connected to the chimney.
  • the dense assignment of the heating gas flues is due in particular to the fact that a sufficient number of flues must be connected to the top of the cylindrical combustion chamber, for which only a limited area is available.
  • heating gas draw tubes With smaller cross sections but larger distances from one another, this would, however, be associated with a correspondingly large production outlay, apart from the fact that heating gas draw tubes of small cross-section would no longer be readily suitable for enlarging them internally with transfer area enlargements (e.g. themselves radially extending longitudinal ribs). Given the relatively small distances between the heating gas draw tubes which are assigned to one another and which have correspondingly large cross sections, there is relatively little free space between the lower ends of the heating gas draws, that is to say where they reach through the lower bottom of the water-carrying, vertical housing part.
  • the invention is therefore based on the object to improve a boiler of the type mentioned while maintaining the fundamentally advantageous construction principle in such a way that a larger free space is available for such unavoidable dirt accumulations.
  • This design according to the first solution which should also be used when the heating gas flues do not consist of individual tubes, but instead of a few so-called heating gas flue pockets with a relatively large length in terms of their cross section, can be easily and without any other significant design change to the boiler much greater free space can be reached between the lower heating gas flue ends, but this automatically leads to the fact that dirt accumulations cannot build up as high over time as can be the case with heating gas flues running strictly parallel and with narrow distances downwards.
  • an advantageous development of the heating boiler consists in that at least one liquid-tightly closable cleaning nozzle is arranged on the vertical, preferably approximately cylindrical or oval cross-sectional housing part in the region of the lower ends of the hot gas.
  • the heating boiler is to be operated as a condensate boiler, such an arrangement has the further advantage that it takes into account the different dew point temperatures of the resulting condensate, because acid has a higher dew point than water, i.e. Water or the thin acid component of the condensate accumulates at the upper end of the heating gas flue and rinses off the more acidic condensate deposits that accumulate there when it flows down.
  • the boiler consists of a water-carrying housing with in the upper part 2 'of the housing arranged, essentially horizontally oriented combustion chamber 1, from which in the vertical housing part 2 heating gas flues 3 to a collecting chamber arranged at the bottom of the vertical housing part 2 4 are led with gas vent 8.
  • the vertical housing part 2 is closed at the bottom with sheet metal, which is penetrated by the ends 3 'of the heating gas flues 3, to which, as can also be seen, the collecting chamber 4 is connected in a gastight manner.
  • the heating gas flues 3 are formed by tubes which are arranged in the corresponding region of the combustion chamber 1 in a manner quite close to one another.
  • Fig. 2 illustrates the advantageous requirement that the heating gas flues 3 formed as tubes are arranged in rows 6 and within at least two adjacent rows offset from one another to a gap. If such a gap offset were not taken into account and the spacing of the pipes, as is the case with gap offset, should be maintained, this could only be done at the expense of the overall width of the pipe arrangement.
  • FIGS. 4 to 7 these embodiments have the same construction principle described above, but these boilers are installed upside down, ie the combustion chamber part is at the bottom and the collecting chamber 4 is at the top. Since the same construction principle is used, corresponding parts are provided with corresponding reference symbols in these embodiments. From Fig. 5 it is readily apparent that for dirt parts there is practically no possibility of accumulating in large quantities on the water-side combustion chamber surface 1 ', since accumulations slide off to the sides and there is also flow buoyancy in this area. Apart from this, as can be seen from FIG. 6, it is also readily possible to provide a divergence profile for the heating gas draw tubes 3.
  • the front and rear walls 10, 11 of the housing part containing the combustion chamber 1 can also be used as a set-up element 9, as is customary in heating boilers of a different type.
  • the embodiment of the heating boiler according to FIG. 7 is intended for operation as a so-called condensate or condensing boiler.
  • the heating gas flues are designed in the form of heating gas flue pockets 3 '. If these are not combined, as shown, into a pocket block which can be installed overall, the then individually extending pockets could also be spread out in a fan-like manner to the combustion chamber 1. Since such a mode of operation leads to condensate accumulation, the wall of the combustion chamber 1 is provided with a condensate drain 13 opposite the mouth region 12 of the heating gas flues, towards which the combustion chamber wall is expediently formed with a slope, which can be achieved in a simple manner, for example, in that to arrange the combustion chamber 1 with a slight inclination in the housing.

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Abstract

Der Heizungskessel besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse, wobei die Gehäuseteile (2, 2′) wasserführend miteinander ver­bunden sind und im einen horizontal orientierten Gehäuseteil (2′) die Brennkammer (1) angeordnet ist und im anderen dazu vertikal orientierten Gehäuseteil (2), von der Brennkammer (1) ausgehand, die Heizgaszüge (3) zu einer Sammelkammer (4) mit Gasabzugsanschlußstutzen (8) geführt sind. Die von der Brennkammer (1) ausgehenden und sich im vertikalen Gehäuse­teil (2) erstreckenden Heizgaszüge (3) sind in Richtung auf die Sammelkammer (4), bezogen auf die Längsachse (5) der Brennkammer (1) in Quer- und/oder Längsrichtung divergierend angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Heizungskessel der genannten Art sind bspw. nach dem DE-U-­86 17 230 bekannt. Bei diesem vorbekannten Heizungskessel führen die unter anderem auch als Rohre ausgebildeten Heiz­gaszüge in enger Zuordnung zueinander parallel nach zur unten angeordneten Sammelkammser für die Restgase, die dann durch den am Kamin anzuschließenden Gasabzug abströmen können. Die dichte Zuordnung der Heizgaszüge ist insbesondere dadurch be­dingt, daß eine ausreichende Anzahl von Zügen oben an der zy­lindrischen Brennkammer angeschlossen werden muß, wofür nur ein begrenzter Flächenbereich zur Verfügung steht. Es ließen sich zwar eine Vielzahl von Heizgaszugrohren mit kleineren Querschnitten aber größeren Abständen zueinander anordnen, was allerdings mit einem entsprechend großen Fertigungsauf­wand verbunden wäre, abgesehen davon, daß querschnittskleine Heizgaszugrohre nicht mehr ohne weiteres geeignet wären, um diese im Inneren mit Übertragungsflächenvergrößerungen (bspw. sich radial erstreckende Längsrippen) auszustatten. Bei den relativ kleinen Abständen, die parallel einander zugeordnete Heizgaszugrohre mit entsprechend großen Querschnitten haben, ergibt sich zwischen den unteren Enden der Heizgaszüge, also dort, wo sie den unteren Boden des wasserführenden, vertika­len Gehäuseteiles durchgreifen, relativ wenig Freiraum. Wer­den solche Kessel für die Modernisierung in bereits beste­ hende Heizungsanlagen eingebaut, bei denen also in relativ großem Umfang mit dem Anfall von Korrosionsprodukten, wie Rost und Schlamm, gerechnet werden muß, so würden sich diese Verunreinigungen an der tiefsten Stelle des Kessels ansam­meln, d.h. in den relativ engen Freiräumen zwischen den Enden der Heizgaszugrohre. Derartige Verschmutzungsansammlungen können aber durchaus im Laufe zu Funktionsstörungen bezüglich der Wirksamkeit der von den Heizgaszügen repräsentierten Kon­vektionsheizflächen führen.
  • Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Hei­zungskessel der eingangs genannten Art unter Beibehaltung des grundsätzlich vorteilhaften Bauprinzips dahingehend zu ver­bessern, daß für derartige unvermeidbare Schmutzansammlungen ein größerer Freiraum zur Verfügung steht.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Heizungskessel der eingangs ge­nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Eine weitere, davon unabhängige Lösung der gleichen Aufgabe ergibt sich nach dem Nebenanspruch.
  • Durch diese Ausbildung gemäß der ersten Lösung, die auch durchaus dann zur Anwendung kommen sollte, wenn die Heizgas­züge nicht aus Einzelrohren, sondern aus wenigen sog. Heiz­gaszugtaschen mit relativ großer Länge bezüglich ihres Quer­schnittes bestehen, kann ohne weiteres und ohne sonstige we­sentliche Konstruktionsänderung des Kessels ein wesentlich größerer Freiraum zwischen den unteren Heizgaszugenden er­reicht werden, was aber automatisch dazu führt, daß sich Schmutzansammlungen im Laufe der Zeit nicht so hoch aufbauen können, wie das bei strikt parallel und mit engen Abständen nach unten geführten Heizgaszügen der Fall sein kann. Da sich bei Anordnung von Heizgaszügen in Form von Einzelrohren na­türlich bezüglich der Zuordnung der Rohre zueinander ein Rei­henverband ergibt, werden die Rohre in einem solchen Verband vorteilhaft derart angeordnet, daß sich innerhalb mindestens zweier benachbarter Reihen eines Verbandes ein Lückenversatz der Rohre zueinander ergibt. In Rücksicht auf eine günstige Reinigungsmöglichkeit dieses durch die neuartige Maßnahme er­weiterten Schmutzansammlungsbereiches besteht eine vorteil­hafte Weiterbildung des Heizungskessels darin, daß am verti­kalen, im Querschnitt vorzugsweise etwa zylindrischen oder ovalen Gehäuseteiles im Bereich der unteren Heizgaszugenden mindestens ein flüssigkeitsdicht verschließbarer Reinigungs­stutzen angeordnet ist.
  • Bezüglich der zweiten Lösung der Aufgabe ist zwar das gleiche Bauprinzip beibehalten, hierbei ist jedoch der ganze Kessel auf den Kopf gstellt, d.h., die Brennkammer befindet sich un­ten und die Sammelkammer oben. Abgesehen davon, daß unmittel­bar über der zylindrischen Brennkammer eine ständige Auf­triebsströmung herrscht, können sich durch die Überkopfanord­nung auf der zylindrischen, wasserseitigen Fläche der Brenn­kammer keine bzw. keine großen Schmutzansammlungen bilden, da diese einfach nach den Seiten abrutschen. Vorteilhaft kann hierbei aber auch zusätzlich eine divergierende Erstreckung der Heizgaszugrohre von der Sammelkammer zur Brennkammer vor­gesehen werden. Im übrigen hat eine solche Anordnung, wenn der Heizungskessel als Kondensatheizkessel betrieben werden soll, den weiteren Vorteil, daß hiermit den unterschiedlichen Taupunktstemperaturen des anfallenden Kondensats Rechnung ge­tragen ist, denn Säure hat einen höheren Taupunkt als Wasser, d.h. Wasser bzw. der Dünnsäureanteil des Kondensats fällt am oberen Ende der Heizgaszüge an und spült beim Ablauf nach un­ten die dort anfallenden, stärker sauren Kondensatnieder­schläge ab.
  • Der erfindungsgemäße Heizungskessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen nä­her erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizungskessel längs Linie I-I in Fig. 2;
    • Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Heizungskessel längs Linie II-II in Fig. 3;
    • Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Heizungskessel längs Linie III-III in Fig. 2;
    • Fig. 4 den Heizungskessel gemäß Fig. 1 in Überkopfstel­lung;
    • Fig. 5 den Heizungskessel gemäß Fig. 4 im Schnitt;
    • Fig. 6 den Heizungskessel gemäß Fig. 5 in einer weiteren Ausführungsform und
    • Fig. 7 im Schnitt einen als Kondensat- bzw. Brennwertkes­sel betreibbaren Heizungskessel.
  • Wie aus Fig. 1, 2 ersichtlich, besteht der Heizkessel aus ei­nem wasserführenden Gehäuse mit im Oberteil 2′ des Gehäuses angeordneter, im wesentlichen horizontal orientierten Brenn­kammer 1, von der aus im vertikalen Gehäuseteil 2 Heizgaszüge 3 zu einer unten am vertikalen Gehäuseteil 2 angeordneten Sammelkammer 4 mit Gasabzug 8 geführt sind. Wie ersichtlich, ist das vertikale Gehäuseteil 2 nach unten mit Blech abge­schlossen, das von den Enden 3′ der Heizgaszüge 3 durchgrif­fen wird, an denen dann, wie ebenfalls ersichtlich, die Sam­melkammer 4 gasdicht angeschlossen ist. Im gezeigten Ausfüh­rungsbeispiel sind die Heizgaszüge 3 durch Rohre gebildet, die am entsprechenden Bereich der Brennkammer 1 ziemlich dicht zueinander angeordnet sind. Diese von der Brennkammer 1 ausgehenden und sich im vertikalen Gehäuseteil 2 erstrecken­den Heizgaszüge 3 sind in Richtung auf die Sammelkammer 1, divergierend angeordnet, d.h., diese Heizgaszugrohre er­ strecken sich mit vergrößernden Abständen zueinander ge­spreizt nach unten, wodurch um die Enden 3′ der Heizgaszüge herum ein entsprechend großer Freiraum entsteht, der be­trächtliche Verschmutzungsmengen aufzunehmen in der Lage ist, ohne daß sich diese Verschmutzung extrem hoch nach unten auf­bauen müssen, was der Fall wäre, wenn die Heizgaszugrohre in ebenso dichter Zuordnung in die Sammelkammer 4 einliefen, wie sie oben an der Brennkammer 1 angesetzt sind. Der gleiche Ef­fekt würde natürlich auch mit einer Divergenz in Längsrich­tung, bezogen auf die Längsachse 5 der Brennkammer 1, er­reichbar sein und natürlich auch mit einer Divergenz sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung.
  • Fig. 2 verdeutlicht die vorteilhafte Maßgabe, daß die als Rohre ausgebildeten Heizgaszüge 3 in Reihen 6 und innerhalb mindestens zweier benachbarter Reihen zueinander auf Lücke versetzt angeordnet sind. Würde ein solcher Lückenversatz nicht berücksichtigt und sollten die Abstände der Rohre, wie sie bei Lückenversatz gegeben sind, beibehalten werden, so könnte dies nur auf Kosten der Gesamtbreite der Rohranordnung geschehen.
  • Gemäß Fig. 1 ist am vertikalen, im Querschnitt bevorzugt und wie dargestellt etwa zylindrischen oder ovalen Gehäuseteil 2 im Bereich der unteren Heizgaszugenden 3′ ein flüssigkeits­dicht verschließbarer Reinigungsstutzen 7 angeordnet, bei dessen Öffnung und bei ausströmendem Wärmeträgermedium die im Gehäuseteil 2 auf dem Abschlußblech 9 angesammelten Schmutz­partikel einfach herangespült werden können.
  • Wie aus den Fig. 4 bis 7 ersichtlich, weisen diese Ausfüh­rungsformen das gleiche vorbeschriebene Bauprinzip auf, wobei diese Kessel jedoch über Kopf aufgestellt sind, d.h., der Brennkammerteil befindet sich unten und die Sammelkammer 4 oben. Da das gleiche Bauprinzip vorliegt, sind entsprechende Teile bei diesen Ausführungsformen mit entsprechenden Bezugs­zeichen versehen. Aus Fig. 5 ist ohne weiteres erkennbar, daß für Schmutzteile praktisch keine Möglichkeit besteht, sich auf der wasserseitigen Brennkammerfläche 1′ in größerer Menge anzusammeln, da Ansammlungen zu den Seiten hin abrutschen und außerdem in diesem Bereich Strömungsauftrieb herrscht. Abge­sehen davon ist es hierbei, wie aus Fig. 6 ersichtlich, eben­falls ohne weiteres möglich, einen Divergenzverlauf der Heiz­gaszugrohre 3 vorzusehen. Im übrigen ist eine solche Über­kopfaufstellung eines derartigen Kessels mit einer Schwer­punktsverlagerung nach unten verbunden, die die Aufstellung und Fixierung eines solchen Kessels erleichtert. Vorteilhaft können dabei auch die Vorder- und Rückwand 10, 11 des die Brennkammer 1 enthaltenden Gehäuseteiles als Aufstellelement 9 ausgenutzt werden, wie dies bei Heizungskesseln anderer Bauart üblich ist.
    Insbesondere die Ausführungsform des Heizungskessels gemäß Fig. 7 ist zum Betrieb als sog. Kondensat- bzw. Brennwertkes­sel bestimmt.
  • Ohne daß dies zwingend sein müßte, sind hierbei die Heizgas­züge in Form von Heizgaszugtaschen 3′ ausgebildet. Sofern diese nicht, wie dargestellt, zu einem insgesamt einbaubaren Taschenblock zusammengefaßt sind, könnten die dann sich ein­zeln erstreckenden Taschen ebenfalls fächerartig gespreizt zur Brennkammer 1 geführt sein.
    Da eine solche Betriebsweise zu Kondensatanfall führt, ist die Wand der Brennkammer 1 gegenüber dem Einmündungsbereich 12 der Heizgaszüge mit einem Kondensatabfluß 13 versehen, zu dem hin die Brennkammerwand zweckmäßig mit Gefälle verlaufend ausgebildet ist, was in einfachster Weise bspw. dadurch zu verwirklichen ist, daß man die Brennkammer 1 mit geringer Neigung im Gehäuse anordnet.

Claims (8)

1. Heizungskessel, bestehend aus einem zweiteiligen Ge­häuse, wobei die Gehäuseteile wasserführend miteinander verbunden sind und im einen horizontal orientierten Ge­häuseteil die Brennkammer angeordnet ist und im anderen dazu vertikal orientierten Gehäuseteil, von der Brenn­kammer ausgehend, die Heizgaszüge zu einer Sammelkammer mit Gasabzugsanschlußstutzen geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die von der Brennkammer (1) ausgehenden und sich im vertikalen Gehäuseteil (2) erstreckenden Heizgaszüge (3) in Richtung auf die Sammelkammer (4) bezogen auf die Längsachse (5) der Brennkammer (1) in Quer- und/oder in Längsrichtung divergierend angeordnet sind.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Rohre ausgebildeten Heizgaszüge (3) in Rei­hen (6) und innerhalb mindestens zweier benachbarter Reihen zueinander auf Lücke versetzt angeordnet sind.
3. Heizungskessel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß am vertikalen, im Querschnitt etwa zylindrischen oder ovalen Gehäuseteil (2) im Bereich der unteren Heiz­gaszugenden (3′) mindestens ein flüssigkeitsdicht ver­schließbarer Reinigungsstutzen (7) angeordnet ist.
4. Heizungskessel, bestehend aus einem zweiteiligen Ge­häuse, wobei die Gehäuseteile wasserführend miteinander verbunden sind und im einen horizontal orientierten Ge­häusteteil die Brennkammer angeordnet ist und im anderen dazu vertikale orientierten Gehäuseteil, von der Brenn­kammer ausgehend, die Heizgaszüge zu einer Sammelkammer mit Gasabzugsanschlußstutzen geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das die zylindrische Brennkammer (1) enthaltende Ge­häuseteil als Kesselunterteil mit Aufstellelementen (9) ausgebildet und auf diesem das andere Gehäuseteil (2) mit den sich vertikal erstreckenden Heizgaszügen (3) und der Sammelkammer (4) angeordnet ist.
5. Heizungskessel nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufstellelemente (9) durch die Vorder- und Rück­wand (10, 11) des die Brennkammer (1) enthaltenden Ge­häuseteiles gebildet sind.
6. Heizungskessel nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich von der Sammelkammer (4) nach unten zur Brennkammer (1) erstreckenden Heizgaszüge (3), bezogen auf die Längsachse (5) der Brennkammer (1) in Quer- und/oder Längsrichtung divergierend angeordnet sind.
7. Heizungskessel nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand der Brennkammer (1) gegenüber dem Einmün­dungsbereich (12) der Heizgaszüge (3) mit einem Konden­satabfluß (13) versehen ist.
8. Heizungskessel nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand der Brennkammer (1) zum Kondensatabfluß (13) hin geneigt verlaufend ausgebildet ist.
EP88107808A 1987-05-29 1988-05-16 Heizungskessel Withdrawn EP0297261A3 (de)

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