DE19709865A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Großraumwasserkessels - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines GroßraumwasserkesselsInfo
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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
- F24H9/00—Details
- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/0036—Dispositions against condensation of combustion products
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Betreiben eines Großwasserraumkessels mit den Merkmalen des
Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 3.
Ein solcher Kessel ist aus der DE-OS 39 42 527 bekannt. Bei
diesem Kessel dient die Ansaugung von heißem Vorlaufwasser nur
dazu, um die Temperatur des in den Wasserraum eintretenden
Rücklaufwassers anzuheben, damit einer Korrosion der
Heizflächen entgegengewirkt werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten
Großwasserraumkessel so zu betreiben, daß Wärmespannungen
innerhalb des Kessels vermindert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens ist in dem Anspruch 3 angegeben. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Der vergrößerte Umwälzstrom innerhalb des Wasserraumes führt zu
besseren Wärmeübergängen und insbesondere zu einer gezielten
Kühlung des in dem Kessel am höchsten belasteten
Vorderwandbereiches. Dies reduziert die Spannungen in der
Stahlkonstruktion und erhöht die Lebensdauer des Kessels. In
dem Kessel selbst stellen sich als Folge der höheren Umwälzung
wasserseitig geringere Temperaturdifferenzen ein, als von dem
Anlagenrücklauf und dem Anlagenvorlauf vorgegeben ist. Dies
führt ebenfalls zu geringeren Wärmespannungen im Kessel.
Verzichtet man teilweise auf die Verringerung der
Wärmespannungen, so können aufgrund des vergrößerten
Umwälzstromes größere Temperaturdifferenzen zwischen dem
Anlagenvorlauf und dem Anlagenrücklauf zugelassen werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Großwasserraumkessel und
Fig. 2 bis 5 die Einzelheit Z nach Fig. 1 in jeweils
unterschiedlichen Ausführungsformen.
Der dargestellte Großwasserraumkessel zur Erzeugung von
Heißwasser besteht aus einem zylindrischen Mantel 1, der auf
dem Umfang von einer Isolierung 2 umgeben und durch eine
Vorderwand 3 und eine Rückwand 4 geschlossen ist. An der
Kesseltür 12 ist ein mit Gas oder Heizöl betriebener Brenner 5
befestigt, der in ein Flammrohr 6 mündet. Das Flammrohr 6 ist
an dem dem Brenner 5 abgewandten Ende geschlossen und über
Anker 7 mit der Rückwand 4 verbunden. Das Flammrohr 6 bildet
eine Umkehrbrennkammer, die in eine zwischen der Vorderwand 3
und der Kesseltür 12 gebildete Umlenkkammer 8 übergeht. Von der
Umlenkkammer 8 gehen Rauchrohre 9 aus, die das Flammrohr 6
konzentrisch umgeben und in eine Abgassammelkammer 10 münden.
An die Abgassammelkammer 10 ist ein Abgasstutzen 11
angeschlossen. Das Flammrohr 6 und die Rauchrohre 9 sind an
einem Ende in die Vorderwand 3, und die Rauchrohre 9 sind an
dem anderen Ende in die Rückwand 4 eingesetzt. Die Vorderwand 3
und die Rückwand 4 umschließen zusammen mit dem Mantel 1 einen
mit Wasser gefüllten Wasserraum 13.
In dem oberen vorderen Bereich dieses zweizügigen Kessels ist
nahe der Vorderwand 3 ein Rücklaufstutzen 14 angebracht, der
durch den Mantel 1 in den Wasserraum 13 hineinragt. In einem
Abstand unterhalb des Rücklaufstutzens 14 ist eine Prallplatte
15 vorgesehen, die über Stege an dem Rücklaufstutzen 14
befestigt ist. Die Prallplatte 15 ist vorzugsweise in Richtung
auf den Rücklaufstutzen 14 konkav gewölbt. Das aus dem
Rücklaufstutzen 14 zuströmende Wasser wird durch die
Prallplatte 15 in dem oberen vorderen Bereich des Kessels
verteilt. Außerdem wird ein direktes Auftreffen des Wassers auf
die Rauchrohre 9 vermieden.
Innerhalb des Rücklaufstutzens 14 ist an einer Platte 16 ein
düsenartiges Rohrstück 17 von geringerem Durchmesser befestigt.
Dieses düsenartige Rohrstück 17 wirkt als Injektor. Zwischen
dem düsenartigen Rohrstück 17 und dem Rücklaufstutzen 14 ist
ein Ringraum 18 gebildet, in den ein kurzes Verbindungsrohr 19
über eine in der Wandung des Rücklaufstutzens 14 vorgesehene
Bohrung 22 hineinmündet. Das Verbindungsrohr 19 ist an seinem
anderen Ende mit einem Rohrbogen 20 verbunden, der etwa mittig
in einen Vorlaufstutzen 21 hineinragt. Der Vorlaufstutzen 21
ist in der Nähe des Rücklaufstutzens 14 ebenfalls in dem oberen
vorderen Bereich des Kessels angeordnet und ragt mit seinem
Ende in den Wasserraum 13 hinein. Der Eintrittsquerschnitt des
Vorlaufstutzens 21 und des Rohrbogens 20 liegen jeweils in
einer horizontalen Ebene.
Das in dem Kessel erzeugte Heißwasser wird über den
Vorlaufstutzen 21 seiner Bestimmung zugeführt und z. B. in ein
Heizungssystem eingeleitet. Das dem Vorlaufstutzen 21 aus dem
Wasserraum 13 zuströmende Wasser wird vor dem Eintritt
beschleunigt und übt einen dynamischen Druck auf den
Eintrittsquerschnitt des Rohrbogens 20 aus. Es wird also ein
Teil des abzuführenden Vorlaufwassers in den Rohrbogen 20
gedrückt. Dieses Wasser gelangt über das Verbindungsrohr 19 zu
dem Rücklaufstutzen 14. In dem Rücklaufstutzen 14 tritt das
Rücklaufwasser durch das düsenartige Rohrstück 17 enorm
beschleunigt in Form eines Strahles aus. Dieser Strahl saugt
nun das aus dem Verbindungsrohr 19 in den Ringraum 18 strömende
Vorlaufwasser aufgrund der Injektorwirkung an. In dem weiteren
Verlauf des Rücklaufstutzens 14 zum Kessel hin vermischen sich
der Strahl und das angesaugte Vorlaufwasser zu einem
Mischstrom, der jetzt eine höhere Temperatur besitzt als das
ursprüngliche Rücklaufwasser aus dem angeschlossenen
Heizungssystem. Durch eine entsprechende Auslegung des
düsenartigen Rohrstückes 17, des Ringraumes 18 und des
Verbindungsrohres 19 wird erreicht, daß mehr als die doppelte
Menge des abzuführenden Vorlaufwassers in dem Wasserraum 13 des
Kessels umgewälzt wird.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist das Verbindungsrohr 19
außerhalb der Isolierung 2 verlegt. Um Platz zu sparen, kann
das Verbindungsrohr 19 auch als ein U-förmiger Kanal
ausgebildet sein. Dieser Kanal kann - wie in Fig. 3 gezeigt -
außerhalb des Wasserraumes 13 auf den Mantel 1 des Kessels
aufgeschweißt sein. Die Einmündung des Kanals in den
Vorlaufstutzen 21 ist als eine in der Wand des Vorlaufstutzens
21 vorgesehene Öffnung 23 ausgebildet, an die sich der
Rohrbogen 20 anschließt.
Bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist der
als Verbindungsrohr 19 ausgebildete U-förmige Kanal innerhalb
des Wasserraumes 13 angeordnet und an die Innenwand des Mantels
1 angeschweißt. Dabei ist der Kanal mit dem in den
Vorlaufstutzen 21 hineinragenden Rohrbogen 20 verbunden (Fig. 4).
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Kanal über
den Vorlaufstutzen 21 hinaus verlängert. Der Vorlaufstutzen 21
ragt bis zu einer bestimmten Tiefe in den Kanal hinein und
weist einen geschlossenen Boden 24 und auf der dem
Rücklaufstutzen 14 abgewandten Seite eine seitliche Öffnung 25
auf. Das dem Vorlaufstutzen 21 zuströmende Wasser wird vor dem
Eintritt in das als Kanal ausgebildete Verbindungsrohr 19
beschleunigt. Dabei wird ein Teil dieses Wassers in den Kanal
und ein Teil in den Vorlaufstutzen 21 gedrückt. Der
Vorlaufstutzen 21 ist innerhalb des Wasserraumes 13 oberhalb
des Wasserspiegels mit Entlüftungsbohrungen 26 versehen.
Wie beispielhaft in Verbindung mit den Fig. 4 und 5 gezeigt
ist, kann der Rücklaufstutzen 14 zwischen den Rauchrohren 9
hindurch bis nahe an das Flammrohr 6 geführt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zum Betreiben eines Großwasserraumkessels zur
Erzeugung von Heißwasser, bei dem heißes Vorlaufwasser aus
dem Bereich des Vorlaufstutzens über einen Injektor durch
Rücklaufwasser angesaugt und ein
Rücklaufwasser-Vorlaufwasser-Gemisch in den Wasserraum des
Großwasserraumkessels eingespeist wird, dadurch
gekennzeichnet, daß über die durch den Injektor bewirkte
Ansaugung die mindestens doppelte Menge des Vorlaufwassers
im Kreislauf durch den Wasserraum geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
eintretende Rücklaufwasser-Vorlaufwasser-Gemisch auf die am
stärksten wärmebelasteten Teile des Großwasserraumkessels
abgelenkt wird und diese gezielt kühlt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
oder 2, mit einem Großwasserraumkessel, an dessen Wasserraum
(13) ein Rücklaufstutzen (14) und ein Vorlaufstutzen (21)
angeschlossen sind, wobei in dem Rücklaufstutzen (14) ein
düsenartiges Rohrstück (17) angeordnet ist, und ein von dem
Vorlaufbereich ausgehendes Verbindungsrohr (19) in den
Ringraum (18) zwischen dem Rücklaufstutzen (14) und dem
düsenartigen Rohrstück (17) einmündet, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eintrittsquerschnitte des
Vorlaufstutzens (21) und des Verbindungsrohres (19) in
zueinander parallelen Ebenen liegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem Abstand unterhalb des in den Wasserraum (13)
hineinragenden Endes des Rücklaufstutzens (21) eine
Prallplatte (15) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsrohr (19) als ein U-förmiger Kanal
ausgebildet ist, der außerhalb des Wasserraumes (13) auf den
Mantel (1) des Großwasserraumkessels aufgeschweißt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsrohr (19) als ein U-förmiger Kanal
ausgebildet ist, der innerhalb des Wasserraumes (13) an den
Mantel (1) des Großwasserraumkessels angeschweißt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorlaufstutzen (21) in das als Kanal ausgebildete
Verbindungsrohr (19) hineinragt und mit einem geschlossenen
Boden (24) und auf der Anströmseite einer seitlichen Öffnung
(25) versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rücklaufstutzen (14) zwischen den
Rauchrohren (9) hindurch bis nahe an das Flammrohr (6)
geführt ist.
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Legal Events
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: OMNICAL GMBH, 35716 DIETZHOELZTAL, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |