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Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem zumindest teilweise den Verbrennungsraum und gegebenenfalls Rauchrohre umgebenden Kesselraum für das Umlaufmedium, z. B. Wasser, sowie einem Rauchgasabzug, wobei im Kesselraum zwei oder mehrere über wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzte Teilräume geführte Durchlaufwege für das Medium vorgesehen sind.
Herkömmliche Kesselkonstruktionen weisen zur Verbesserung des Preis-Leistungs-Verhältnisses meist eine Aufteilung der Heizflächen in einen Feuerraum, in dem die Flamme ausbrennen kann und in nachgeschaltete Heizflächen, durch die die Rauchgase abströmen, auf. Um die Wärmeübertragung vom Rauchgas zu erhöhen, wird oft die Strömungsturbulenz der Rauchgase in den nachgeschalteten Heizflächen erhöht.
In diesen bekannten Kesselkonstruktionen kommt es beim Anfahren des Brenners, besonders bei niedrigen Kessel-Wasser-Temperaturen zu Taupunktunterschreitungen des Rauchgases, was zu Heizflächenkorrosion und Kaminversottung führt. Bei einer Verschmutzung der Heizflächen kommt es zu einer raschen Zunahme der Rauchgasaustrittstemperatur und somit zu einer wesentlichen Verschlechterung des Wirkungsgrades. Eine Leistungsregelung des 01-oder Gasbrenners bringt ausserdem entweder bei Grosslast unökonomisch hohe oder bei Kleinlast eine der Kessel- und Kaminlebensdauer abträglich kleine Abgastemperatur mit sich.
Für eine Verringerung der Verluste müssen an eine moderene Heizkesselkonstruktion die nachstehend genannten Forderungen gestellt werden. Es ist eine gleitende Kesseltemperatur erforderlich abgestimmt auf die für die Beheizung tatsächlich notwendige Wassertemperatur. Es ist ein rascher Temperaturanstieg beim Anfahren des Öl-/Gasbrenners von allen Heizflächen sowie der Abgastemperatur erwünscht.
Bei einer regelbaren Brennerleistung darf auch bei Kleinlast eine bestimmte Rauchgastemperatur nicht unterschritten werden. Bei einer Brennergrosslast sollte die Abgastemperatur nicht ansteigen und bei Verschmutzung der Heizflächen darf die Abgastemperatur nicht übermässig ansteigen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Heizkessel zu schaffen, mit welchem die vorstehend genannten Forderungen erfüllt werden können.
Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass die an den Aussenbegrenzungen des Verbrennungsraumes und/oder eines Rauchrohres bzw. Rauchrohrbündels vorbeiführenden Durchlaufwege durch die Teilräume des Kesselraumes mittels regelbarer Ventile einzeln in den Kreislauf des Umlaufmediums einschaltbar oder von diesem trennbar sind, wobei die Durchlaufwege bzw. Teilräume innerhalb des Heizkessels Bereiche unterschiedlicher Heizflächen umfassen.
Es ist dadurch eine Aufteilung des Kesselraumes in zwei oder mehrere Räume von unterschiedlichen Temperaturen möglich, so dass auch eine Entnahme des Vorlaufwassers des Heizkreislaufes aus diesen unterschiedlichen Teilräumen ermöglicht wird. Dadurch besteht auch die Möglickeit,
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Rauchgastemperatur durch Änderung der Durchflussverhältnisse in den Teilräumen des Kesselraumes konstant gehalten werden, so dass die gefürchtete Taupunktunterschreitung des Rauchgases nicht mehr vorkommen kann. Da somit Heizflächenkorrosion und Kaminversottung weitgehend hintangehalten wird, ergibt sich auch eine wesentlich geringere Verschmutzung der Heizflächen, was zu einer grösseren Lebensdauer eines solchen Heizkessels beiträgt.
Ausserdem kann ein gleichbleibender Wirkungsgrad erzielt werden, da ja die Rauchgasaustrittstemperatur nicht durch eine Verschmutzung der Heizflächen zu rasch zunehmen kann.
Es ist zwar aus der AT-PS Nr. 328134 bekannt, mehrere Durchlaufwege in einem Heizkessel über verschiedene Teilräume vorzusehen, welche wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzt sind, wobei jedoch lediglich eine Zuführleitung und eine Ableitung für das Umlaufmedium vorgesehen sind. Der Kreislauf des Umlaufmediums führt also gleichzeitig über alle Teilräume und somit sind alle Durchlaufwege ständig offen. Eine Regelung im Sinne der Erfindung ist daher überhaupt nicht möglich. Diese bekannte Konstruktion dient lediglich zu dem Zweck, innerhalb des Heizkessels eine grössere Heizfläche zu erreichen.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Be-
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: Fig. 1Verbrennungsraum --2--, einem Kesselraum --3-- sowie den Rauchrohren --4--, wobei mehrere solcher Rauchrohre --4-- mit Abstand zueinander ein Rauchrohrbündel bilden. In der vorderen Abdeckung --5-- ist eine Öffnung --6-- zur Aufnahme eines Öl- oder Gasbrenners vorgesehen.
Der Kesselraum --3-- ist in zwei Teilräume --7 und 8-- unterteilt, wobei diese beiden Teilräume - 7 und 8-- eine gemeinsame Zuleitung --9-- und getrennte Ableitungen --10, 11-- aufweisen.
Die Ableitungen --10, 11-- münden über ein Ventil --12--, z. B. ein Dreiwegeventil, in die gemeinsame Vorlaufleitung --13-- des Heizkreislaufes.
Der Teilraum --8-- umgibt die Rauchrohre --4--, wobei dieser Teilraum --8-- im Querschnitt annähernd sichelförmig ausgebildet ist. Die untere Begrenzungsfläche --14-- dieses Teil- raumes --8-- verläuft mit Abstand annähernd parallel zur Aussenwand --15-- des Verbrennungsraumes --2--, wobei diese untere Begrenzungsfläche --14-- in deren höchsten Mittelbereich für den Durchtritt des Umlaufmediums mit einer Öffnung --16-- versehen ist.
Der andere Teilraum --7-- umgibt den den Rauchrohren --4-- abgewendeten Bereich des Verbrennungsraumes --2-- und den die Rauchrohre --4-- umfassenden Teilraum --8--.
Diese beiden Teilräume --7 und 8-- sind über die ganze Länge des Verbrennungsraumes
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Bei dieser erfindungsgemässen Konstruktion wird also das Umlaufmedium, welches in der Regel
Wasser ist, in zwei oder mehrere Teilströme aufgeteilt. Bei niedriger Abgastemperatur oder bei kleiner notwendiger Leistung bzw. bei notwendiger niedriger Vorlauftemperatur wird die Gesamt- wassermenge aussen im Kessel durch den Wasserweg A zur Ableitung --10-- und somit zur Vorlauf- leitung --13-- geführt. Diese Wassermenge erwärmt sich dabei weniger hoch, wie das die Rauchrohre - direkt umgebende Wasser in dem Teilraum --8--.
Die Vorlauftemperatur ist daher kleiner als die für den Korrosionsschutz notwendige Kessel- temperatur. Mit steigender Rauchgastemperatur bzw. mit notwendig werdender höherer Vorlauftempe- ratur wird in zunehmendem Mass das Ventil --12-- auf die Wasseraufnahme aus dem Teilraum - umgeschaltet, wobei aus diesem Teilraum --8-- infolge der grossen Heizfläche Wasser mit höherer Temperatur entnommen werden kann. Diese Umschaltung kann stetig, abhängig von der vorhandenen Rauchgastemperatur bzw. der verlangten Vorlauftemperatur erfolgen. Wird die Umschaltung abhängig von der Rauchgastemperatur durchgeführt, kann bei einer geringen Änderung der Heizfläche verhindert werden, dass eine Verschmutzung dieser Heizfläche zu einer Erhöhung der
Rauchgastemperatur führt. Diese Umschaltung kann auch ausser durch ein solches Ventil --12-durch andere Massnahmen, wie z.
B. durch Umschalten von Klappen, Schiebern od. dgl. im Kessel selbst erfolgen, so dass dort beispielsweise einige Rauchgasrohre --4-- verschlossen werden.
Der Kessel passt sich automatisch an das Anfahren des Brenners und an das mehrstufige Betreiben eines solchen Brenners an. Ausserdem erfolgt eine Anpassung an das Fahren des Kessels mit niedriger Vorlauftemperatur sowie an das Verschmutzen der Heizfläche. Der Gesamtjahreswirkungsgrad eines solchen Kessels wird sich daher im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen bedeutend verbessern, wobei zusätzlich eine Verlängerung der Lebensdauer des Kessels möglich wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, hier verschiedene Ausführungsvarianten vorzusehen. So ist es denkbar, mehr als zwei solcher Teilräume vorzusehen, wobei beispielsweise in Längsrichtung des Verbrennungsraumes --2-- bzw. der Rauchgase --4-- zwei oder mehrere Teilräume aufeinanderfolgen. Auch ist es denkbar, dass zwei oder mehrere, jeweils ein Rauchrohr bzw. ein Rauchrohrbündel umgebende Teilräume vorgesehen sind, wobei dann die Rauchrohre einzelner Teilräume durch Schieber oder Klappen versperrt werden können. Auch bei mehreren Teilräumen ist es möglich, die Regelung mittels Mischventilen durchzuführen, die in Abhängigkeit von der erforderlichen Vorlauftemperatur der Heizanlage und in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur erfolgt.
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Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, eine derartige Konstruktion auch bei Heizkesseln für feste Brennstoffe anzuwenden, um dadurch eine gleichbleibende Rauchgasaus- trittstemperatur zu erreichen, doch ergeben sich bei festen Brennstoffen schon allein von der Heiz- quelle her keine derartigen Regelungsmöglichkeiten.
Die Form und die Aufteilung der Teilräume kann selbstverständlich den Erfordernissen ent- sprechend erfolgen, wobei hier viele Varianten zur Ausnutzung eines höchstmöglichen Wirkungs- grades denkbar sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Teilräume über Schlitze oder Kanäle miteinan- der verbunden. Es wäre aber auch möglich, zwei oder mehrere Teilräume vorzusehen, die gegeneinander gänzlich abgegrenzt sind, so dass zu diesen auch getrennte Zuleitungen führen, die je- doch wieder von einer gemeinsamen Rücklaufleitung der Heizanlage ausgehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizkessel für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit einem zumindest teilweise den
Verbrennungsraum und gegebenenfalls Rauchrohre umgebenden Kesselraum für das Umlaufmedium, z. B. Wasser, sowie einem Rauchgasabzug, wobei im Kesselraum zwei oder mehrere über wenigstens teilweise gegeneinander abgegrenzte Teilräume geführte Durchlaufwege für das Medium vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Aussenbegrenzungen des Verbrennungsraumes (2) und/oder eines Rauchrohres (4) bzw. Rauchrohrbündels vorbeiführenden Durchlaufwege (A, B) durch die Teilräume (7,8) des Kesselraumes (2) mittels regelbarer Ventile (12) einzeln in den Kreis- lauf des Umlaufmediums einschaltbar oder von diesem trennbar sind, wobei die Durchlaufwege (A,
B) bzw.
Teilräume (7,8) innerhalb des Heizkessels Bereiche unterschiedlicher Heizflächen umfassen.