DE19753065A1 - Heizkessel mit thermohydraulischer Abkopplung für zwei Heizkreise - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft einen Heizkessel nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 Kessel dieser Bauart mit großer Leistung sind nach dem Stand der Technik liegende Flamm­ rohr-Rauchrohr-Konstruktionen nach dem Zwei- oder Dreizug-Prinzip mit oben liegenden An­ schlüssen für Vor- und Rücklauf.

Kessel dieser Bauart werden mit modulierenden oder zweistufigen Gebläsebrennern ausgerü­ stet und müssen zur Verhinderung von Taupunktunterschreitungen bei Teil- und Vollast mit einer Mindestvorlauftemperatur (Stütztemperatur) und je nach Konstruktion auch mit einer Mindestrücklauftemperatur betrieben werden.

Es sind auch Kesselkonstruktionen bekannt, in denen die Nachschaltheizflächen des letzten Kesselzuges zur "Verschlechterung" des Wärmeüberganges mit Wärmeübergang verhindern­ den Doppelrohren ausgerüstet sind, mit dem Ziel, eine Absenkung der zulässigen Stütztempe­ ratur zu erreichen.

Nach Gebrauchsmuster DE 296 02 075 U1 ist eine Lösung bekannt, bei der durch Anordnung eines Einströmkanals unter dem Rücklaufstutzen eine Verteilung der kalt eintretenden Rück­ laufwassermengen auf die Nachschaltheizflächen-Rohre und die Umlenkung einer Teilwasser­ strömung in Richtung Vorlaufstutzen bewerkstelligt wird.

Kessel dieser Bauart können nun mit weiter abgesenkter Heizwassertemperatur betrieben werden (Niedertemperaturkessel 50°C).

Aus Patentanmeldung 94102471.3, Offenlegungsschrift 0616173A2 von Firma Fröling ist eine Kesselkonstruktion bekannt, bei der durch thermohydraulische Abkopplung eines separa­ ten Heizwasserkreises vom Hauptheizkreis des Kessels ein zweites Temperaturniveau an ei­ nem zweiten Vorlaufstutzen des Kessels erreicht wird.

Auch hier wird durch eine innen liegende Rücklaufbeimischstelle und zusätzliche Ableitung ei­ ner Teilwassermenge vom Rücklaufstutzen zum Vorlaufstutzen hin ein Niedertemperaturbe­ trieb des Kessels möglich.

Beide Lösungen haben den Nachteil, daß die Vorlauftemperatur jedoch nicht beliebig abge­ senkt werden kann.

Außerdem werden in solchen Kesseln nach dem Stand der Technik immer noch Rauchrohr- Nachschaltheizflächen eingesetzt, bei denen durch sehr teure Doppelrohrkonstruktion die Wärmeübertragung vom Abgas an das Heizwasser künstlich verschlechtert wird, um auf die­ se Weise Taupunktunterschreitungen in der Nachschaltheizfläche zu verhindern.

Neuheit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, bei der einerseits eine belie­ big niedrige Vor- und Rücklauftemperatur möglich ist und andererseits an einem zweiten Vor­ laufstutzen des Wärmeerzeugers eine Mindesttemperatur für spezielle Heizkreise wie Lüfter, Trinkwasserwärmung usw. verfügbar wird.

Der Heizkessel wird nach Fig. 1 zu diesem Zweck so gestaltet, daß durch Anordnung eines Verbindungskanals 3 unterhalb der Vorlaufstutzen 5 und Rücklaufstutzen 1 alle aufsteigenden Heizwassermengen im Kessel zur hinteren Rückwand 15 des Kessels gelenkt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Rauchrohre 16 im hinteren Teil des Kessels schnellstmög­ lich mit einer Heizwassertemperatur von über 60°C beaufschlagt werden.

Diese Maßnahme verhindert Taupunktunterschreitungen bei Öl- und Gasfeuerung mit großer Sicherheit.

Das in den hinteren, offenen Kanal eintretende Kesselwasser kann am Stutzen 6 (Hochtemperatur Vorlauf) mit Temperaturen über 60°C entnommen werden.

Die am Hauptvorlaufstutzen 5 des Kessels gewünschte Temperatur wird durch Mischung von heißem Kesselwasser 17 aus dem hinteren Teil des Kanals mit kaltem Rücklaufwasser 18 aus dem vorderen Teil des Kanals erreicht.

Die Anordnung einer einfachen regelbaren Klappe 8 - nach Fig. 4 - im Verbindungskanal zwi­ schen Vorlaufstutzen 5 und Rücklaufstutzen 1 macht nun eine beliebige Vorlauftemperatur zwischen 20°C und 110°C möglich, ohne daß es zu Taupunktunterschreitungen im Kessel kommen kann. Durch Verschließen der Klappe 8 im Verbindungskanal wird bei hohen Vorlauf­ temperaturen, unter Verzicht auf die Rücklaufbeimischung, eine identische Austrittstempera­ tur an beiden Vorlaufstutzen mit der höchsten Kesselwassertemperatur möglich.

Versuche und Auswertungen mit thermographischen Aufnahmen zeigten nach Fig. 3, daß es gelingt, durch keilförmige Übertrittsschlitze 4 zwischen Kesseldecke 2 und dem Verbindungs­ kanal 3 einerseits eine sehr gute Mischung des eintretenden Rücklaufwassers 1 mit dem hei­ ßen Kesselwasser 17 in diesem Bereich zu erreichen, und andererseits die dargestellte Was­ serdurchströmung des vorderen Kesselteils 14 zu erreichen.

Auf diese Weise entsteht im vorderen Teil des Verbindungskanals je nach Wassermenge ein mehr oder weniger großer Überdruck, der einerseits dazu genutzt wird, das eintretende kalte Rücklaufwasser in einem Teilstrom zum Vorlauf abzuzweigen und zum größeren Teil turbulent in die Heizwasserräume links und rechts vom Verbindungskanal übertreten zu lassen.

Die keilförmige Ausbildung der Übertrittsschlitze 4 führt genauso zu der gewünschten Vertei­ lung der eintretenden Rücklaufwassermengen 19 über den vorderen heißen Kesselbereich, wie die Anordnung genau gleicher, rechteckiger Strömungsquerschnitte mit variablem Ab­ stand zueinander.

Die Anordnung der regelbaren Klappe im Kessel nach Fig. 4 kann beliebig auch oberhalb des Kessels nach Fig. 2 in einer separaten Verbindung Leistungen zwischen Vorlauf 5 und Rücklauf 1 erfolgen.

Claims (6)

1. Heizkessel aus einem mit mehreren Vor- und Rücklaufstutzen versehenen Kesselmantel mit darin liegender Nachschaltheizfläche, Feuerraum und einem oben angeordnetem Verbin­ dungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Ein- und Austrittsstutzen an­ geschlossene Verbindungskanal (3) zur Kesselrückwand (15) hin geöffnet ist, um das dort eintretende heiße Kesselwasser (17) einerseits zur Verhinderung von Taupunktunterschrei­ tungen auf den hinteren Teil der Nachschaltheizfläche (16) zielgerichtet zu lenken und an­ dererseits zunächst an einem Vorlaufstutzen (6) für höhere Temperatur und danach an ei­ nem Vorlaufstutzen (5) für geringere Heizwassertemperaturen heranzuführen, und daß eine regelbare Absperreinrichtung (8) zwischen dem vorderen und hinteren Teil des Verbin­ dungskanals (3) angeordnet ist, die je nach Öffnung einen mehr oder weniger großen Teil­ strom (18) des eintretenden Rücklaufwassers (1) zum Hauptvorlaufstutzen (5) gelangen läßt, wobei der Teilstrom (19) durch einschnürende Übertrittsschlitze zwischen Kesselman­ tel (2) und Kanal (3) erzeugt wird.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertrittsschlitze (4) in Form einer keilförmigen Düse oder von gleichen Schlitzen mit variablem Abstand so ausge­ führt sind, daß sich die eintretenden Rücklaufwassermenge (19) vorwiegend an der Kes­ selwandung (2) abwärts strömen, schwerpunktförmig im vorderen Teil (14) des Kessels mit dem heißen Kesselwasser mischen, um dann zentrisch durch die Nachschaltheizfläche (16) wieder nach oben zu strömen.

3. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich oder al­ ternativ zur Absperrklappe (8) zwischen dem vorderen und hinteren Teil des Verbindungs­ kanals (3) ein festes Drosselblech (7), eine Pendelklappe (7) oder eine federbelastete Klap­ pe (7) eingebaut ist.

4. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappe (8) mit Stellmotor (9) oberhalb des Kessels in einer Verbindungsleitung zwischen Vorlauf (5) und Rücklauf (1) eingebaut ist.

5. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebaute Drosselklappe (8) über einen Stellmotor (9) betätigt ist und in Abhängigkeit der Rücklauf­ temperatur (1) über eine Regelung zur Erreichung der gewünschten Vorlauftemperatur (5) gesteuert wird.

6. Heizkessel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Absperr­ klappe (8) mit Stellmotor (9) ein von der Eintrittstemperatur gesteuertes thermisches Stell­ glied, wie im Kühlwasserkreis von Motoren üblich, angeordnet ist.