DE9013666U1

DE9013666U1 - Heizkessel mit Nachschaltheizfläche

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Publication number: DE9013666U1
Application number: DE9013666U
Authority: DE
Original assignee: August Broetje & Co 2902 Rastede De GmbH
Current assignee: August Broetje & Co 2902 Rastede De GmbH
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1992-01-30
Anticipated expiration: 2000-09-30
Also published as: FR2667385B3; FR2667385A3

Description

11362/me/sn V/

Gebrauchsmusteranmeldung

August Brötje GmbH & Co., August-Brötje-Str.17, 2902 Rastede 1

Heizkessel mit Nachschaltheizflache

Die Neuerung betrifft einen Heizkessel, dessen Feuerraum und dessen über dem Feuerraum liegende Nachschaltheizflache von einem wasserführenden Raum umgeben sind, in den der kalte Heizungsrücklauf im Bereich des Feuerraums einmündet.

Heizkessel der vorbezeichneten Gattung können als Hochtemperaturkessel betrieben werden, mit dem Vorteil, daß eine konstruktiv einfache Bauausführung aus Stahlblechen möglich ist. Ein Hochtemperaturkessel hat jedoch den Nachteil, daß Heizgas führende Wege innerhalb des Kessels auf Temperaturen gehalten werden müssen, die oberhalb der Taupunkttemperatur liegen, damit Korrosion vermieden wird. Eine solche Betriebsart bedingt höhere Energieverluste und verlangt den Einsatz eines Mischers, der dem heißen Heizungsvorlauf kaltes Wasser zumischt, wenn der Vorlauf z.B. mit 30 "C gefahren werden soll.

Ein sogenannter Niedertemperaturkessel kann dagegen so betrieben werden, daß ohne einen Mischer die gewünschte Vorlauftemperatur vom Kessel erzeugt wird. Die Temperatur des Heizungswassers, mit welchem dieses aus dem Wasserraum des Kessels austritt, liegt dabei jedoch unter der Taupunkttemperatur der Heizgase, so daß bei sogenannten Niedertemperaturkesseln stets das Problem der Korrosion auftritt. Der wirtschaft-

licheren Betriebsweise unter Vermeidung von Energieverlusten steht bei Niedertemperaturkesseln somit ein erhöhter Konstruktionsaufwand für die Vermeidung von Korrosion gegenüber.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel zu schaffen, der konstruktiv einfach wie ein Hochtemperaturkessel ausgeführt ist und dennoch eine Betriebsweise in Niedertemperatur ermöglicht.

Diese Aufgabe ist neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß in den der Nachschaltheizflache zugeordneten Wasserraum ein die Nachschaltheizflache umgebender Gehäusekasten eingesetzt ist.

Der die Nachschaltheizflache umgebende Gehäusekasten unterteilt den Wasserraum in einen die Nachschaltheizflache eng umgebenden Wasserbereich sowie einen weiteren äußeren Bereich. Bei Anlaufen des Kesselbetriebs kann sich der unter dem Gehäusekasten befindliche enge Wasserraumbereich relativ schnell aufheizen, so daß die Nachschaltheizflache auch relativ schnell über die Taupunkttemperatur hinaus ayfgeheizt wird. In der Nachschaltheizflache auftretende Korrosion durch Kondensat aus den Rauchgasen wird dadurch weitgehend vermieden. Der gesamte Heizungskessel kann konstruktiv einfach wie ein Hochtemperaturkessel aus Stahlblech gefertigt werden, wobei zusätzlich das einfache Einsetzen des Gehäusekastens über der Nachschaltheizf lache erfolgt, um das schnelle Aufheizen des die Nachschaltheizflache außen unmittelbar umspülenden Wassers zu gewährleisten.

Da der Gehäusekasten die Nachschaltheizflache oben und seitlich abdeckt, kann unter dem Gehäusekasten auch ein Wasser-

austausch stattfinden. Bei Inbetriebsetzung des' Kessels erreicht die Nachschaltheizflache rasch eine hohe Temperatur, die über der Taupunkttemperatur liegt, und erst danach wird allmählich der verbleibende äußere Wasserraum aufgeheizt. Die Nachschaltheizflache ist damit stets Betriebsverhältnissen ausgesetzt, wie sie bei einem Hochtemperaturkessel gegeben sind, während sonstige Bereiche des Wasserraums, insbesondere der davon abgehende Heizungsvorlauf, eine Betriebsweise in Niedertemperatur ermöglichen.

Es wurde gefunden, daß der neuerungsgemäße Heizkessel dann besonders vorteilhaft zu betreiben ist, wenn die Abmessungen des Gehäusekastens so gewählt sind, daß das Verhältnis der Oberfläche der Nachschaltheizflache zum Volumen des Wassers unter dem Gehäusekasten etwa 0,1 bis 0,56 ist. Für die Bemessung der geometrischen Form des Gehäusekastens kann auch ein Faktor genutzt werden, der durch das Verhältnis der Querschnittsfläche der Heiztaschen der Nachschaltheizflache zur Restfläche des Wassers unter dem Gehäusekasten definiert ist. Die entsprechenden Kesselbauteile sind dann in etwa richtig und in vorteilhafter Weise bemessen, wenn der Faktor etwa 0,78 bis 4,53 ist.

Selbstverständlich sind die Faktoren auch noch abänderbar, z.B. dann, wenn auch Materialeigenschaften auf die Abmessungen Einfluß nehmen.

Eine weitere Maßnahme, durch die dann eine Korrosion an den Nachschaltheizflachen vermeidbar ist, wenn der konstruktiv einfache Kessel als Niedertemperaturkessel betrieben wird,

sieht vor, daß in den den Feuerraum umgebenden -Wasserraum eine etwa parallel zur Feuerraumaußenwand verlaufende, den Wasserraum in Innen- und Außenraum unterteilende Zwischenwand eingesetzt ist.

Dabei ist mit besonderem Vorteil der Heizungsrücklauf an den Außenraum angeschlossen und der Innenraum mit dem unter dem Gehäusekasten liegenden Wasserraumbereich wasserleitend verbunden.

Die Anordnung der Zwischenwand hat den Vorteil, daß der Innenraum, der die Feuerraumwand unmittelbar umgibt, eine relativ geringe Wassermenge enthält, die bei Kesselbetrieb rasch aufheizbar ist. Da gerade dieser rasch aufheizbare Innenraum mit dem unter dem Gehäusekasten liegenden Wasserraumbereich wasserleitend verbunden ist, heizt sich das unter dem Gehäusekasten befindliche Wasser noch schneller auf, was wesentlich zur Vermeidung von Korrosion in der Nachschaltheizflache beiträgt.

Im Bereich des Endes der Nachschaltheizflache, also dort, wo das Rauchgas bereits relativ weit abgekühlt ist, bevor es aus der Nachschaltheizflache in den Kamin austritt, ist die Gefahr der Korrosion am höchsten. In diesen Bereichen treten Unterschreitungen des Taupunktes am häufigsten auf. Die neuerungsgemäße Ausgestaltung des Heizkessels ermöglicht es, gerade diesen, durch eine Taupunktunterschreitung korrosionsgefährdeten Bereich von der Wasserseite her rasch aufzuheizen. Dazu ist nach einer Weiterbildung des neuerungsgemäßen Heizkessels vorgesehen, daß der Außenraum in einem unter der Nachschalt-

heizfläche und über der Einmündung des Heizungsrücklaufs liegenden Bereich eine Absperrung aufweist.

Die Absperrung teilt den Außenraum im Bereich der Einmündung des Heizungsrücklaufs gegenüber dem übrigen Wasserraum, insbesondere den Bereichen des Außenraumes, noch einmal ab, wodurch Vermischung des eintretenden kalten Heizungsrücklaufwassers mit dem bereits wärmeren Wasser des übrigen Wasserraums vermieden wird. Die obere Abdichtung gewährleistet, daß das kalte Heizungsrücklaufwasser erst einen längeren Weg innerhalb des gesamten Wasserraums durchströmen muß, bevor es in die der Nachschaltheizflache benachbarten Bereiche des Wasserraumes gelangt. Dabei kann eine Erwärmung stattfinden.

Sowohl die Zwischenwand mit ihrer Absperrung im Bereich des Heizungsrücklaufs als auch der Gehäusekasten, der die Nachschaltheizflache umgibt, sind einfache Blechbauteile, die sich problemlos in einen Kessel einsetzen, z.B. einschweißen, lassen. Der neuerungsgemäße Heizkessel weist damit die vorteilhaft einfache Bauweise eines Hochtemperaturkessels auf und kann dabei als Niedertemperaturkessel wirtschaftlich betrieben werden, wobei Korrosionsprobleme auf ein noch vertretbares Mindestmaß vermindert sind.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere neuerungsgemäße Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Heizkessels
im Schnitt,

Fig. 2 eine Teilansicht des Heizkessels im Schnitt entlang
der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Teilansicht des Heizkessels im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Heizkessels schematisch im Schnitt dargestellt.

Der Heizkessel steht auf einem unteren Sockelelement 1. Ein äußerer Kesselmantel 2 umschließt in einem gewählten Abstand einen als stehenden Zylinder ausgeformten Feuerraum 3, der an der Frontseite des Kessels mit einer Feuerraumtür 4 verschlossen ist. Die Feuerraumtür 4 hat einen Durchbruch 5/ in den ein in den Feuerraum 3 feuernder Brenner einsetzbar ist. Der Brenner ist hier nicht weiter dargestellt.

Der Feuerraum 3 ist in seinem hinteren Bereich an seiner Oberseite mit einer oberen Feuerraumwand 6 verschlossen. Oberhalb der Feuerraumwand 6, und damit über dem Feuerraum, liegt eine Nachschaltheizflache 7, deren Eintrittsseite 8 zum Feuerraum 3 hin offen ist, so daß heiße Gase aus dem Feuerraum 3 durch die Nachschaltheizfläche 7 strömen, Wärme abgeben, und den Heizkessel schließlich an der an der Kesselrückwand befindlichen Austrittsseite 9 der Nachschaltheizfläche verlassen, um in einen nicht weiter dargestellten Kamin abzuströmen.

Zwischen Kesselmantel 2 und den den Feuerraum 3 begrenzenden Feuerraumwänden 6 und 10 befindet sich der Wasserraum 11. Der Wasserraum 11 umgibt die Nachschaltheizfläche 7 sowie weitgehend den Feuerraum 3.

Im oberen Bereich des Heizkessels ist der Heizungsvorlauf

12 angeordnet, der als Anschlußstutzen ausgebildet ist, durch den das erwärmte Wasser den Heizkessel in Richtung des Pfeils

13 verläßt. Im unteren Bereich des Heizkessels, und damit im

Bereich des Feuerraums 3, ist der Heizungsrücklauf 14 angeordnet, durch den kaltes Wasser in Richtung des Pfeils 15 wieder zurück in den Wasserraum des Heizkessels geführt wird.

In den den Feuerraum 3 umgebenden Wasserraum ist eine etwa parallel zur Feuerraumaußenwand 10 verlaufende, den Wasserraum in Innenraum 16 und Außenraum 17 unterteilende Zwischenwand 18 eingesetzt. Der Außenraum 17 weist in einem unter der Nachschaltheizflache 7 und über der Einmündung des Heizungsrücklaufs 14 befindlichen Bereich eine obere Absperrung 19 auf, die verhindert, daß über den Heizungsrücklauf 14 dem Wasserraum zugeführtes kaltes Wasser auf direktem Wege der besonders korrosxonsgefährdeten Austrittsseite 9 der Nachschaltheizflache 7 zuströmt. Die Zwischenwand 18 ist, wie hier sichtbar, über die Nachschaltheizflache 7 hochgezogen, über den Heizungsrücklauf 14 zuströmendes kaltes Wasser verteilt sich somit in dem durch die Absperrung 19 abgegrenzten Außenraum 17, bevor es über den oberen freien Rand 20 der Zwischenwand 18 strömen kann und in den Innenraum 16 gelangt. Kälteres Wasser sinkt nach unten in den die Feuerraumwand 10 umgebenden Innenraum 16 und wird an den Feuerraumwandungen 10 erwärmt. Das heiße Wasser steigt aus dem Innenraum 16 auf, wie es durch den Pfeil 21 angedeutet ist und erwärmt zunächst den korrosionsgefährdeten Austrittsbereich 9 der Nachschaltheizflache 7, bevor es sich

in dem die Nachschaltheizflache 7 umgebenden Wasserraum 11 verteilt, wie es durch weitere Pfeile angedeutet ist.

Damit die Erwärmung rasch erfolgt, ist in den der Nachschaltheizf lache zugeordneten Wasserraum 11 ein die Nachschaltheizfläche 7 umgebender Gehäusekasten 22 eingesetzt, der die Nachschaltheizflache 7 oben und unten seitlich abdeckt. Dabei sind die Abmessungen des Gehäusekastens so gewählt, daß das Verhältnis der Oberfläche der Nachschaltheizflache zum Volumen des Wassers unter dem Gehäusekasten etwa 0,1 bis 0,56 ist.

In Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Gehäusekasten 22, der die Nachschaltheizf lache 7 umgibt, ist teilweise ausgebrochen gezeichnet, so daß einige Heiztaschen 23 der Nachschaltheizflache 7 sichtbar sind.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Claims

Ansprüche:

1. Heizkessel, dessen Feuerraum und dessen über dem Feuerraum liegende Nachschaltheizflache von einem wasserführenden Wasserraum umgeben sind, in den der kalte Heizungsrücklauf im Bereich des Feuerraums einmündet,

dadurch gekennzeichnet, daß in den der Nachschaltheizflache (7) zugeordneten Wasserraum (11) ein die Nachschaltheizflache (7) umgebender Gehäusekasten (22) eingesetzt ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekasten (22) die Nachschaltheizflache (7) oben und seitlich abdeckt.

3. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Gehäusekastens (22) so gewählt sind, daß das Verhältnis der Oberfläche der Nachschaltheizf lache (7) zum Volumen des Wassers unter dem Gehäusekasten (22) etwa 0,1 bis 0,56 ist.

4. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Feuerraum umgebenden Wasserraum (11) eine etwa parallel zur Feuerraumwand (10) verlaufende, den Wasserraum (11) in Innenraum (16) und Außenraum (17) unterteilende Zwischenwand (18) eingesetzt ist.

5. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizungsrücklauf (14) an den Au-

ßenraum (17) angeschlossen ist, und daß der Innenraum (16) mit dem unter dem Gehäusekasten (22) liegenden Bereich des Wasserraums (11) wasserleitend verbunden ist.

6. Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum (17) in einem unter der Nachschaltheizflache (7) und über der Einmündung des Heizungsrücklaufs (14) liegenden Bereich eine Absperrung (19) aufweist.