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Zweikammerkessel
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Die Erfindung betrifft einen Zweikammerkessel zur ileizung, Warmwasserbereitung
u. dgl., insbesondere für den Iiaushaltsbereich, mit einer Feuerstätte für Festbrennstoffheizung
(Holz, Kohle etc.) und einer weiteren Feuerstätte (öl, Gas) innerhalb eines wasserdurchflossenen,
gemeinsamen Mantelgehäuses.
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Solche Zweikammerkessel sind bekannt und beispielsweise unter der
Bezeichnung "Thermoscan auch im Handel. Die bekannten Zweikammerkessel sind als
Doppelbrandkessel mit nebeneinander liegenden Feuerstätten für Festbrennstoffheizung
und üblic}ler 1-heizung ausgebildet und verfügen je nach Wunsch auch er einen Boiler
oder Durchlauferhitzer.
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Bei den bekannten Zweikammerkesseln ist die Konstruktion der Rauchabgänge
so ausgelegt, daß die von der jeweils beheizten Brennkammer entwickelten Rauchgase
auch durch die jeweils andere Brennkammer, die nicht beheizt und daher im wesentlichen
kalt ist, geleitet werden, von wo sie dann einer dnt wxhmdonen Rauchabgasöffnung
zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist zwischen beiden Brennkammern eine Art Verbindungskanal
vorgesehen, durch welchen die Rauchgase der jeweils beheizten Brennkammer zur jeweils
unbeheizten Brennkammer strömen. Wesentlich ist, daß jede Brennkammer über eine
Rauchgasöffnung verfUgt, daß aber immer nur die Rauchgasiffnung tatsächlich geöffnet
ist, die sich in der Brennkammer befindet, die nicht beheizt wird. Daher müssen
die Rauchgase aus der beheizten Brennkammer, die in dieser zunächst nach oben steigen,
wieder durch geeignete Umlenkmittel nach unten in die sich neben der beheizten Brennkammer
befindende, unbeheizte Brennkammer gedrückt werden, von wo sie dann austreten können.
An einer gemeinsamen Rauchgasöffnung für beide Brennkammern hinten am Kessel ist
eine regelbare Klappe vorgesehen, die jeweils die Abgasöffnung
in
der Brennkammer, in der geheizt wird, schließt, so daß die Rauchgase durch die andere
ßrennkammer strdmen müssen. Durch eine solche Konstruktion soll die Gesamtheizfläche
beider Brennkammern ausgenutzt werden, es ergibt sich hierdurch aber der Nachteil,
daß die jeweils nicht beheizte brennkammer erheblicher Verschmutzung durch die in
diese eingeführten und nochmals nach unten gedrückten Rauchgase ausgesetzt ist,
außerdem muß durch eine Klappe jeweils umgestellt werden, wenn auf eine andere Beheizung
übergegangen wird.
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Im Gegensatz hierzu hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe
gestellt, einen Zweikammerkessel zu schaffen, der einerseits eine möglichst umfassende
Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Kesselflächen ermöglicht, andererseits aber
mögliche Verschmutzung der jeweils nicht benutzten Brennkammer vermeidet und insbesondere
auch vermeidet, daß die sich entwickelnden Rauchgase gezwungen werden, in eine abwärtigen
Richtung zu fließen. Aud sollen keine von Hand zu betätiqenden Itmstelleinrichtungen
benc;tigt werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs
genannten Zweikammerkessel und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Rauchabgänge
jeder Feuerstätte bis zum Kaminanschluß getrennt zueinander ohne jede Verbindung,
jedoch im wesentlichen die gesamte Kesselbreite und damit auch den jeweils anderen
Feuerstättenkesselbereich übergreifend ausgebildet sind.
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Bei der Erfindung ergibt sich der erhebliche Vorteil, daß die beiden
Brennkammern oder Feuerstätten absolut unbeeinflußt zueinander innerhalb des gemeinsamen
Mantelgehäuses angeordnet sind und dennoch im wesentlichen der gesamte Kesselbereich
von jeder der Brennkammern beheizt und erhitzt werden kann. Es sind auch keinerlei
Umstellungen bei Übergang von einer ileizungsart
zur anderen erforderlich
und die Rauchgase sind so geschickt geführt, daß eine optimale Ausnutzung der Kesselflächen
bei nebeneinander liegenden Brennkammern im Feuerstättenbereich möglich ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
die Rauchabgänge zwar jeweils über die gesamte Kesselbreite für jede Brennkammer
geführt, jedoch unter etagenweiser Trennung zueinander, so daß jede Brennkammer
die zur Verfügung stehende Kesselfläche optimal ausnutzen kann. Es ergibt sich ein
besonders großer Wirkungsgrad einer solchen Zweikammerkombinationsheizung bei sehr
einfachen Reinigungsmöglichkeiten für die Feuerstätten und die Rauchzüge. Besonders
vorteilhaft ist entsprechend einer weiteren Ausgestaltung, daß in dem ohne Überdruck
betriebenen Festbrennstoffbereich zur Anfeuerung ein verkürzter Rauchgasabgang geschaffen
werden kann, der zu einem späteren Zeitpunkt wieder verschlossen wird. Auch in diesem
Fall werden dieRauchabgänge der anderen Feuerstätte nicht berührt.
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Im folgenden werden anhand der Zeichnung Aufbau und Wirkungsweise
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung im einzelnen näher erläutert.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zweikammerkessels,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Zweikammerkessel entlang der Linie 2-2 der Fig.
1, aus welchem die beiden nebeneinander liegenden Feuerstätten von vorn sichtbar
sind, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 zur Veranschaulichung
der die Feststoffbrennstätte betreffenden Rauchgasführung und Fig. 4 einen Schnitt
entlang der Linie 4-4 der Fig. 2 zur Darstellung der Rauchgasführung der anderen
Feuerstätte (blbrennkammer).
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In Fig. 1 ist der Zweikammerkessel insgesamt mit 1 bezeichnet und
in einer Seitenansicht dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Rauchabgänge
bis zum Austritt aus dem umgebenden Mantelgehäuse 2 getrennt geführt und mit 3 und
4 bezeichnet. Die obere Rauchgasöffnung 3 ist dabei, wie weiter unten noch genauer
erläutert wird, der in Fig. 2 linkerhand der Zeichenebene erkennbaren Brennkammer
5, die beispielsweise für Ölbefeuerung (oder gegebenenfalls Gasbefeuerung) geeignet
ist, zugeordnet, während die untere Rauchgasöffnung 4 der Rauchgasabführung der
in Fig. 2 sichtbaren rechten Brennkammer 6 dient, die für die Festbrennstoffbeheizung
vorgesehen ist.
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Zur weiteren Erläuterung wird zweckmäßigerweise von der Schnittdarstellung
der Fig. 2 ausgegangen; bei der beim Ausführungsbeispiel dargestellten Form eines
Zweikammerkessels befinden sich die beiden Kammern 5 und 6, die die Feuerstätten
bilden und wahlweise beheizt werden kann, etwa im mittleren Bereich, während im
unteren Teil ein Boiler 7 vorgesehen ist. Im oberen Teil sind bevorzugt sämtliche
Wandungsbereiche, auch Trennwände, Scheidewände u. dgl. des Kessels 1 in an sich
üblicher Weise als Doppelmantelwände ausgebildet und wasserdurchflossen. An dieser
Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in der Zeichnung im wesentlichen schematisch ist und Einzelheiten, die entweder
für sich gesehen bekannt oder selbstverständlich sind, nicht detailliert angibt.
Die Zeichnung dient im wesentlichen der Prinzipdarstellung grundlegender Gedanken
der Erfindung, die sich im wesentlichen auf ein völlig neues Prinzip eines Zweikammerkessels
beziehen.
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Zur weiteren Erläuterung wird zunächst der für die Beheizung mit Festbrennstoffen
geeignete Feuerstättenbereich 6 genauer
dargestellt. Es ist ein
Rost 10 vorgesehen, auf den die Festbrennstoffe für den Verbrennungsvorgang aufgelegt
werden; dieser Rost kann in seitlichen Führungen, wie bei 11 angedeutet, gehalten
sein, er kann aber auch von Querrohren 12 getragen sein, die gegebenenfalls mit
dem Wasserzirkulationssystem des Doppelmantelgehäuses verbunden sind, so daß die
Tragerstangen 12 ebenfalls vom aufzuheizenden Wasser durchflossen sind.
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Notwendig ist dies aber nicht. I3ei der Schnittdarstellung er Fig.
2 ist der Türbereich nicht sichtbar, er ist aber bei 13 angedeutet und die i3rennstoffe
werden in die .;rennkammer 6 von in der Zeichenebene vorn eingeführt. Es kommt zu
der bei 14 angedeuteten Flammenentwicklung und zu einem Fluß der Rauchgase, wie
er durch die Pfeile A angedeutet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß sich
in die linkc Trennwand 16 zwischen den beiden Brennkammern 5 und 6 in deren oberen
Bereich erste Querkan.ile 17 für die Rauchgase der #estbrennstoffe in der Brennkammer
6 öffnen, wobei zwischen diesen einzelnen Querkanälen 17, die die Rauchgase der
Brennkammer 6 zunächst in der Zeichenebene nach links in den Bereih der (nicht beheizten)
Brennkammer 5 führen, sowie oberhalb und unterhalb der Querkanäle 17 wasserdurchströmte
Kesselflächen In angeordnet sincl, die die Querkanäle 17 zwischen sidi jeweils bilden
unci selbstverständlich auch das in ihnen geführte Wasser einer Erwärmung lurch
die Rauchgase zuführen.
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Genauer wird dies aus der uerschnittsdarstellung der Fig. 3 ersichtlich;
der Feuerstättenbereich der 13rcnnkammer 6 ist in dieser Figur in Draufsicht erkennbar,
desgleichen auch die Strömungsrichtung der Rauchgase entsrechend den Pfeilen A.
f>ie Rauchgase der Brennkammer 6 strömen lcings der im wesentlichen horizontal
verlaufenden, jedoch ctwas scher in nach hinten gerichteten Querkanäle 17 bis zu
einem Sammelkanal LO, der in vorteilhafter Ausgestaltung von vorn nach hinten durch
den gesamten
Kessel läuft und im hinteren Bereich in einen Rückführkanal
21 mündet, der die Rauchgase nach Passieren auch des Feuerstättenkesselbereichs
5, jedoch in präziser Trennung zu diesem, der Auslaßöffnung 4 zuführt.
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Es ist dafür Sorge getragen, daß die Gesamtquerschnitte der einzelnen
Rauchgaskanäle im wesentlichen konstant sind, d.h.
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daß der Rückführkanal 21 über eine größere liöhe bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel verfügt, so daß die etwas größere Breite des Sammelkanals 20
wieder ausgeglichen wird. Man erkennt, daß die Rauchgase zunächst des Feuerstättenbereichs
6 im wesentlichen horizontal, jedoch so geführt sind, daß der Bereich der gesamten
Kesseibreite überstrichen und erhitzt wird, ohne daß es erforderlich ist, die Rauchgase
dazu zu zwingen, eine Strömungsrichtung nach unten einzuschlagen.
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Besonders vorteilhaft ist, daß sich die aus Fig. 3 besonders deutlich
werdenden Rauchqasführungen sehr einfach reinigen lassen, denn der Sammelkanal 20
mündet bei 23 über eine nicht dargestellte Klappe nach außen und läßt sich nach
öffnen dieser Klappe ohne jede Schwierigkeit mit Hilfe einer geeigneten, die komplementäre
Form des inneren Querschnitts des Sammelkanais 20 aufweisenden Bürste reinigen,
das gleiche gilt für den Rückführkanal 21, der bei 24 einer Reinigung zugänglich
ist. Die einzelnen Querkanäle 17 lassen sich ohne größere Schwieriqkeiten vom Feuerstättenbereich
der Brennkammer 6 her reinigen.
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In etwa ähnlicher Weise erfolgt auch die Rauchgasführung für die Brennkammer
5, die im folgenden als Brennkammer für ölbefeuerung bezeichnet wird. Bei dieser
Brennkammer ist üblicherweise ein bekannter und an der Kesselvorderfront angeflanschter
ölbrenner vorgesehen, der bei 28 angedeutet ist und der eine Flammenzunge in die
Brennkammer 5 einleitet, die sich etwa von
vorn nach hinten, also
in Fig. 2 gesehen, nach unten in die Zeichenebene erstreckt. Die heißen Flammen
und Rauchgase des ölfeuerbereichs 5 schlagen dann an die in Fig. 2 sichtbare Rückwand
29 an und kehren dann ihre Strömungsrichtung um, so daß sie im wesentlichen oberhalb
des vom ölbrenner unter Druck in die Brennkammer 5 gerichteten Feuerstrahls etwa
in dem mit 30 bezeichneten Bereich wieder zurückfließen. Diese Rauchgase finden
im vorderen Bereich der Brennkammer 5 dann eine in einen nach oben gerichteten Rauchkanal
einmündende Austrittsöffnung, die in der Darstellung der Figuren 2 und 3 nicht sichtbar
ist, von der man sich jedoch aufgrund des in Fig. 3 mit 31 bezeichneten Rauchkanals
eine Vorstellung machen kann. Die heißen Rauchgase der ölfeuerung passieren durch
diesen Steigkanal 31 den Etagenbereich der Rauchgasführung für die Feststoffbrennkammer
6, die allgemein durch die Bezugszeichen 17, 20, 21 gekennzeichnet ist, und gelangen
weiter nach oben in eine Sammelkammer 32, die auch in der Darstellung der Fig. 4
sichtbar ist.
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Von dieser Sammelkammer 32, deren Ausbildung,Höhe und Gestalt an sich
beliebig ist, fließen die Rauchgase in Querkanäle 35 ein, die ähnlich den Querkanälen
17 der unteren Etage der Festbrennstoff-Rauchgasführung ausgebildet sind. In Fig.
2 ist einer dieser Querkanäle 35 erkennbar, die dann sämtlich in einen gemeinsamen,
wiederum von vorn nach hinten verlaufenden Sammelkanal 36 münden. Querkanäle 35
und Sammelkanal 36 der Rauchgasführung der Brennkammer 5 befinden sich unmittelbar
oberhalb der Brennkammer 6, so daß die einzelnen Rauchgasführungen sozusagen ineinander
geschachtelt etagenweise getrennt sind und, wie erkennbar, für eine im wesentlichen
einheitliche Erwärmung des gesamten Kesselbereichs sorgen können.
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Vom Sammelkanal 36 fließen dann die ölfeuerungs-Rauchgase in einen
weiteren Rückführkanal 37, der schließlich in die Austrittsöffnung 3 für die ölfeuerungs-Rauchgase
einmündet. Auch
hier sind wieder die weiter vorn schon erwähnten
Reinigungszugänge bei 38 und 39 vorgesehen; eine Reinigung der Sammelkammer 32 und
der Querkanäle 35 kann von einer geeigneten Klappe in der Seitenwand erfolgen, wie
bei 40 angedeutet. Selbstverständlich ist es möglich, die Auslaßöffnungen 3 und
4 für die Rauchgase etwa im Austrittsbereich aus der Kesselummantelung mit einander
zu vereinen, so daß man einen gemeinsamen Kaminanschluß vorsehen kann.
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Der unterhalb des die Brennkammern 5 und 6 aufweisenden Kesselbereichs
angeordnete Boiler weist einen Anschluß 42 für Zulauf und einen Anschluß 43 für
den Ablauf sowie einen Zirkulationsanschluß 44 in bekannter Weise auf; der Boiler
7 ist vom erhitzten Warmwasser des Kessels, wie bei 45 angedeutet, durchströmt.
Die Rückführung erfolgt über eine Leitung 46 und eine geeignete Pumpe 47 in den
oberen Kesselbereich.
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Eine solche Konstruktion ermöglicht in vorteilhafter Weise einen getrennten
Transport von Kessel und Boiler, da der Kessel mit seiner Doppelmantelstruktur für
die Warmwasserzirkulation getrennt zum Boiler ausgebildet sein kann und über geeignete
Füße 50a und 50b verfügt. Diese können für den Transport etwa bei 51 vom Hauptkesselbereich
abgetrennt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ermöglicht die soeben
beschriebene Rauchgasführung etwa für den Festbrennstoff-Kammerbereich 6 auch einen
speziellen Anheizzustand, bei welchem vermieden wird, daß die Rauchgase bei zunächst
noch kaltem Kessel den Hin- und Rückweg bis zur Austrittsöffnung 4 zurücklegen müssen.
Insbesondere der Darstellung der Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß die durch den Rückführkanal
21 zurückgeführten Festbrennstoff-Rauchgase nochmals bis in den oberen Bereich der
Brennkammer 6 gelangen, wie bei 60 angedeutet, so daß für den
Anheizzustand
an dieser Stelle lediglich eine in geeigneter Form angeordnete und ausgebildete
Klappe geöffnet zu werden braucht, um das anfängliche Anheizen mit Festbrennstoffen
zu ermöglichen. Es ergibt sich dann ein praktisch unmittelbarer Verbindungsweg zum
Kaminanschluß 4 und eine erhebliche Verkürzung der normalerweise vorgesehenen Rauchgasführungen.
Ein solcher, besonderer Startzustand ist für die ölbefeuerung an sich nicht erforderlich,
da bei dieser der ölbrenner denFlannrsistrahl ohnehin unter Druck in die Brennkammer
5 einführt.
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Als spezielles Sicherheitselement sei noch auf eine bei 62 angedeutete
Rohrschlange im oberen Kesselbereich hingewiesen, die mit Anschlüssen 63 und 64
zur Kaltwasserzufuhr und -abfuhr versehen als Sicherheitsschutzeinrichtung arbeitet.
Sobald sich eine von einem geeigneten Sensor erfaßte, nicht zulässige Überhitzung
des Kesselwassers anzeigt, kann über geeignete Ventilsysteme, die nicht im einzelnen
dargestellt sind, der Zulauf zur Rohrschlange 62 geöffnet werden, so daß sich eine
erhebliche Abkühlung des Kesselwassers ergibt. Diese Rohrschlange 62 kann aber auch
allgemein als Durchlauferhitzer, zur Erwärmung von Schwimmbecken o. dgl. eingesetzt
werden. Schließlich ist es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Zweikammerkessels
noch möglich, sogenannte Elektroheizpatronen bei 65 im wasserdurchströmten Doppelmantel
des Kessels anzuordnen, so daß auch eine mit Hilfe elektrischer Energie bewirkte
Erhitzung des Heiz- oder Brauchwassers möglich ist.
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Wie sich der Darstellung der Fig. 1 entnehmen läßt, sind die Querkanäle
17 bzw. 35, die die heißen Rauchgase der jeweils einen Feuerstätte 5 (6) in den
Bereich der jeweils anderen Feuerstätte befördern, im Querschnitt rund ausgebildet
und innerhalb des zu erhitzenden Wassers angeordnet.
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Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung einererheblichen Anzahl
von Modifikationen zugänglich ist, insbesondere kann der Boiler anders angeordnet
bzw. ganz weggelassen werden, soweit gewünscht. Wesentlich ist jedoch, daß die Rauchgas
führungen der jeweiligen Brennkammern völlig getrennt zueinander, aber gleichzeitig
auch den jeweils anderen Brennkammerbereich erwärmend, geführt sind.
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Es versteht sich, daß zur geeigneten, störungsfreien Rauchgasführung
insbesondere bei Ubertritt der Rauchgase von den Sammelkanälen 20, 36 in die Rückführkanäle
21, 37, wie bei 68 gestrichelt angedeutet, geeignete Abrundungen vorgesehen sein
können, so daß eine scharfkantige Umlenkung der Rauchgase vermieden wird.
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Vorteilhaft bei dem vorliegenden Kessel ist, daß dieser eine kompakte
Einheit auf kleinem Raum bildet, mit getrennten Rauchgasführungen. Diese Rauchgasführungen
qewährleisten in ihrer Anordnung eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Kesselkörpers,
unabhängig davon, welche der beiden Kammern in Betrieb ist. Auch ergibt sich dadurch
die Möglichkeit, beide Kammern gleichzeitig zu betreiben, d.h. daR ein elektrisch
gesteuerter Kesselthermostat auf eine Kesseltemperatur von beispielsweise 500 eingestellt
werden kann, so daß beim Erlöschen der Festbrennstoffe eine Auskühlung des Kessels
unter die oben genannte Temperatur ausgeschlossen ist, da dann automatisch das an
dere System in Betrieb genommen wird.
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Diese Erfindung ermöglicht ein sauberes unabh4ngiges Heizen mit verschiedenen
Brennstoffen sowie eine optimale Ausnutzung der verwendeten Brennstoffarten, da
jede Brennkammer optimal für ihre Brennstoffart ausgelegt ist. Der Rost der Feststoffbrennkammer
kann
auch mit Vorteil aus wasserführenden Rohren bestehen, die zur Wasserzirkulation
innerhalb des Kessels beitragen.