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Heizkessel mit eingebautem Wärmetauscher zur Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. heissem
Brauchwasser
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit eingebautem Wärmetauscher zur Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. heissem Brauchwasser und bezieht sich insbesondere auf die Gestaltung und Versteifung der Wärmetauscherwandungen. Derartige Wärmetauscher, im folgenden kurz Boiler genannt, werden in der Regel im wasserführenden Mantel oberhalb der Brennkammer von Heizkesseln untergebracht oder in besonderen Gehäusen, die neben dem eigentlichen Heizkessel oder entfernt davon aufgestellt werden.
Derartige Boiler, wie sie heute benutzt werden, haben eine hohe Spitzen-, aber eine geringe Dauerleistung gegenüber Durchlauferhitzern, die grosse Dauerleistung und kleine Spitzenleistung aufweisen. Mit Rücksicht auf die Korrosionssicherheit können derartige Durchlauferhitzer, weil sie relativ wenig Material benötigen, wirtschaftlicher, z. B. aus Kupfer oder Nickel/Bronze hergestellt werden. Durchlauferhitzer haben den Nachteil, dass ihre Rohre mit sehr hartem Wasser unter Umständen innerhalb einiger Monate durch Kesselsteinablagerung zuwachsen und dass sie demzufolge öfters gereinigt werden müssen, um einen einwandfreien Wärmeübergang zu gewährleisten.
Derartige Ansatzbildungen treten an Boilern ebenfalls auf, so dass im Laufe der Zeit die Aufwärmung des Wassers längere Zeit beansprucht ; insbesondere im Hinblick auf die steigende Aggressivität des Wassers in den Kulturländern verbietet sich einerseits die Verwendung von Stahl wegen der damit verbundenen starken Korrosionsgefahr, anderseits steht der Verwendung von korrosionsbeständigeren Materialien der hohe Kostenfaktor für diese gegenüber.
Demgemäss resultiert die Erfindung aus der Aufgabenstellung, einen Heizkessel mit eingebautem Wärmetauscher zu schaffen, mit dem einerseits das Erforderliche einer Innenreinigung auf ein Minimum reduziert ist, der anderseits auf Grund seiner besonderen Gestaltung die Verwendung von korrosionsbeständigen Materialien geringer Wandstärke gestattet und der gleichzeitig indirekt zur Abstützung für das umgebende Gehäuse oder die umgebende Kesselwandung mit herangezogen ist.
Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe mit einem Heizkessel zur Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. heissem Brauchwasser, bestehend aus einem im wasserführenden Teil des Heizkessels angeordneten, mit einem mit Zu- und Ableitungen für das Brauchwasser versehenen, von aussen oder innen beheizbaren zylindrischen und an seinen Enden verschlossenen Behälter mit quer zur Behälterachse verlaufenden Wellen, Rippen od. dgl. dadurch gelöst, dass der Behälter mit Distanz innerhalb von quer zur Behälterachse stehenden Spantenblechen od. ähnl. ringförmigen Elementen angeordnet ist, die in an sich bekannter Weise mit den benachbarten Kesselwandungen verbunden sind, wobei sich Wellen bzw. Rippen des Behälters auf an den ringförmigen Elementen befestigten Laschen, Schrauben od. ähnl. Verbindungselementen abstützen.
Demgemäss besteht also die erfindungsgemässe Lösung darin, dass man durch eine besondere Formgebung und Konstruktion dem Boilerbehälter eine besondere Festigkeit vermittelt, so dass entsprechend dünne Wandstärken benutzt werden können, wodurch einmal der Materialbedarf für relativ teures,
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korrosionsbeständiges Material reduziert und wodurch zum andern gleichzeitig den Behälterwandungen eine Elastizität vermittelt wird, die bis zu einem gewissen Grad eine Art Selbstreinigung des Behälters ermöglicht und wobei die eingesetzten Halter im Hinblick auf den Boiler als auch auf das ihn umgebende Gehäuse eine Versteifungsfunktion erfüllen.
Weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand einer beispielsweisen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform näher erläutert. In dieser Darstellung zeigen :
Fig. l einen Längsschnitt durch den erfindungsgemässen, in einen Kesselmantel eingebauten Boiler, Fig. 2 einen Querschnitt durch den erfindungsgemässen Boiler, Fig. 3 eine Einzelheit der Boilerversteifung und Fig. 4 einen Querschnitt durch den erfindungsgemässen Boiler, der hier in einem besonderen Ge- häuse untergebracht ist.
Gemäss Fig. l, linke Figurenhälfte, besteht der Boilerbehälter 1. aus einer gewellten, zylindrischen Wandung 2, deren Innenraum durch entsprechende Böden 3, 4 verschlossen ist. Der Behälter 1 weist im gezeigten Beispiel im Boden 3 eine verschliessbare Reinigungsöffnung 5 auf und Zu- und Ableitungen 6, 7 für das zu erwärmende Brauchwasser.
Vorteilhaft sind auch die Böden 3, 4 mindestens in Teilbereichen mit entsprechenden Wellungen bzw. Sicken versehen, so dass sie auf Grund von Druck- oder Temperaturschwankungen ebenfalls wie der gewellte Mantel 2 begrenzte Bewegungen ausführen können, wodurch eventuell angesetzter Kesselstein von den Innenwandungen abplatzen kann, so dass gewissermassen eine ständige Selbstreinigung des Boilerbehälters gewährleistet ist.
Dieser aus dünnwandigen Blechen ausgeführte Behälter würde jedoch den an ihn zu stellenden Festigkeitsanforderungen mit Rücksicht auf die verwendeten Wandstärken und mit Rücksicht auf die aufzubringenden Kesselprüfdrucke im Bereich von beispielsweise 4 bis 12 atü nicht genügen. Erfindungsgemäss ist deshalb für einen derartigen Behälter eine besondere Versteifungskonstruktion vorgesehen, die gemäss den Fig. 2 und 3 aus mehreren über die Kessellängsachse verteilten Versteifungsblechen bzw. Haltern 8, 9 besteht, die den Behälter jeweils bei dieser Ausführungsform in einem Wellentief dicht umfassen.
Je nach Kessel- oder Gehäuseform, in der der Boilerbehälter unterzubringen ist, sind diese Halterbleche 8, 9 vorteilhaft mit ihren äusseren Konturen dem Kesselinnenraum oder dem Boilergehäuse angepasst. Sie können also beispielsweise rund oder eckig ausgebildet sein. Im Bereich der Tragkanten 10 für die Aufnahme des Boilerbehälters 1 sind in den Haltern 8, 9 Schlitze 11 oder Löcher vorgesehen, die von Laschen 12 bügelartig durchgriffen werden, wobei die Enden dieser Laschen 12 mit jeweils einem Wellenberg des Behältermantels in Verbindung stehen.
Die Festigkeit des Behälters 1 gegen Innendruck wird also durch die Halter 8, 9 und die Festigkeit gegen Aussendruck durch die Laschen 12 gesteigert, d. h., der Behältermantel ist gewissermassen zwischen den Haltern 8, 9 und den Laschen 12 fest verspannt.
Vorteilhaft sind die äusseren Konturen der Halter 8, 9 dem jeweiligen Aufnahmegehäuse angepasst, so dass dadurch die ganze Anordnung, aber auch die Kessel- bzw. Gehäusewandungen selbst eine zusätzliche Versteifung erfahren. Da die tragenden Kanten 10 der Halter 8, 9 dicht an die Boilerwandung herangebracht werden müssen, sind diese jeweils aus zwei Blechen gebildet, die halbkreisförmige Ausschnitte aufweisen und die zur Montage über den Boilermantel geschoben und dann unter gewisser Vorspannung an ihren Stossstellen verschweisst werden.
Um diese Halter 8, 9 nicht ebenfalls aus dem gleichen Material wie den Boiler fertigen zu müssen, sind die Aufnahmekanten 10 vorteilhaft mit einem Abdeckring aus Kupfer, Messing oder Kunststoff, wie temperatur-und druckbeständigen Polymeren, belegt. Auf diese Weise ist insbesondere bei Wasser mit hohem Chloritgehalt eine Elementbildung zwischen Eisen und Buntmetallboiler wirksam unterbunden.
Wie erwähnt, können auch die Behälterböden 3, 4 zumindest in Teilbereichen mit Wellungen oder Sicken 14 versehen werden, so dass auch der Behälter in diesen Bereichen eine gewisse Elastizi- tät erhält.
In Fig. 4 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Halter 8, 9 in einem eckigen, besonderen Boilergehäuse 15 untergebracht sind. Selbstverständlich könnte auch dieses Gehäuse 15 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein, wobei dann die Halter 8,9 kreisförmige Aussenkonturen erhielten. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Unterbringung des Boilers im Kessel gemäss Fig. 2.
Selbstverständlich wäre es auch möglich, gemäss Fig. 3 über der dort angedeuteten Lasche 12 eine weitere Lasche anzuordnen, deren Enden dann an benachbarten Wellenbergen 16 befestigt werden
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könnten, so dass ein breiterer Mantelbereich erfasst wird.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel im rechten Teil der Fig. 1 kann auch eine ausreichende Kesselbelastbarkeit unter Anwendung des gleichen erfindungsgemässen Prinzipsdadurch erfolgen, indem man den aus dünnwandigem, korrosionsbeständigem Material 18 bestehenden Behälter mit einer rippenförmigen Bandage in Form von ringförmigen oder schraubenförmig verlaufenden Rippen 17 versieht. Trotz angenähert gleicher Elastizität des Behälters wird hiebei vorteilhaft weiteres teures Material eingespart, da der Behältermantel zylindrisch glatt ausgebildet ist.
Die Verbindung mit den Haltern erfolgt im Prinzip in der gleichen Weise, lediglich wird hiebei auf einen unmittelbaren Kontakt zwischen Halter und Behälterwand verzichtet, d. h. an Stelle der Schlitze 11 werden lediglich Schraubenlöcher vorgesehen, so dass Halter und Rippen flanschartig verschraubt werden können.
Die Halter der erfindungsgemässen Wärmetauscheranordnung erfüllen somit vorteilhaft gleichzeitig drei Funktionen. Sie dienen zur Aufhängung des Boilers, als Verstärkung des Boilers gegen Innen- und Aussendruck und als Versteifung des Gehäuses bzw. des Kesselaussenmantels, in dem sich der Boiler befindet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizkessel mit eingebautem Wärmetauscher zur Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. heissem Brauchwasser, bestehend aus einem im wasserführenden Teil des Heizkessels angeordneten, mit Zu- und Ableitungen für das Brauchwasser versehenen, von aussen oder innen beheizbaren zylindrischen und an seinen Enden verschlossenen dünnwandigen Behälter mit quer zur Behälterachse verlaufenden
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von quer zur Behälterachse stehenden Spantenblechen (8, 9) od. ähnl. ringförmigen Elementen angeordnet ist, die in an sich bekannter Weise mit den benachbarten Kesselwandungen verbunden sind, wobei sich die Wellen bzw. Rippen des Behälters auf an den ringförmigen Elementen befestigten Laschen (12), Schrauben od. ähnl. Verbindungselementen abstützen.