Heizkessel
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Heizkessel der eingangs genannten Art wird von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung "Vitolaplus" hergestellt und verkauft und ist dementsprechend bekannt (siehe Figur 3) .
Der Heizkessel "Vitolaplus" besteht aus einer Brennkammer, die mindestens teilweise von einem als Primärwärmetauscher ausgebildeten Heizgaszug umschlossen ist. Die Brennkammer muss dabei zur Gewährleistung einer sauberen Verbrennung eine bestimmte Länge, die sogenannte Ausbrandlänge, aufweisen. Der erwähnte Heizgaszug ist ferner mindestens teilweise von einem wasserführenden Gehäuse umschlossen, wobei dem Heizgaszug ein wasserführender, hydraulisch mit dem Gehäuse verbundener, wen- delrohrförmig ausgebildeter und radial vom Heizgas von innen nach außen durchströmter Sekundärwärmetauscher nachgeschaltet ist. Das vom Brenner kommende Heizgas strömt somit zunächst von der Brennkammer in den Heizgaszug und gibt dort Wärme an das Wasser im Gehäuse ab. Im Anschluss an den Heizgaszug strömt das Heizgas radial von innen nach außen durch die Strömungsspalte des nachgeschalteten, das Abgas kondensierenden Wendelrohrwärmetausches und gibt dort nochmals - auf einem entsprechend niedrigeren Temperaturniveau - Wärme an das den Sekundärwärmetauscher durchströmende Wasser ab.
Wärmetechnisch gesehen hat sich dieser Brennwert-Heizkessel bestens bewährt. Er weist einen sehr hohen Norm-Nutzungsgrad von bis zu 103 % auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art kompakter auszubilden, um den erforderlichen Bauraum und damit das erforderliche Aufstellvolumen zu
reduzieren, und zwar bei Gewährleistung der erforderlichen Ausbrandlänge innerhalb der Brennkammer.
Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Brennkammer mindestens teilweise vom kondensierenden Sekundärwärmetauscher umschlossen ist.
Die Maßgabe "mindestens teilweise" bringt dabei zum Ausdruck, dass nicht alle Teile des Sekundärwärmetauschers die Brennkammer umschließen müssen, wobei die Erfindung natürlich um so besser realisiert wird, je größer der umschlossene Anteil ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Kompaktheit des erfindungsgemäßen Heizkessels dadurch erreicht, dass mindestens ein Großteil des Sekundärwärmetauschers die Brennkammer umschließt, d. h. die äußeren Abmaße des Heizkessels sind nunmehr im wesentlichen durch die erwähnte, erforderliche Ausbrandlänge der Brennkammer und nicht mehr durch die Größe des Sekundärwärmetauschers definiert. Auf diese Weise kann der gesamte Heizkessel in Axialrichtung der Brennkammer gesehen kürzer ausgebildet werden. Darüber hinaus wird die von der Brennkammer abgegebene Wärme nunmehr auch dem Sekundärwärmetauscher zugeführt, wodurch sich eine weitere Verbesserung der Wärmenutzung ergibt. Die beim bekannten Stand der Technik (Vitola- plus) vorgesehene Schalldämpferkonstruktion hinter der Brennkammer entfällt bzw. wird bei Bedarf dem Sekundärwärmetauscher nachgeschaltet .
Wie auch bei der Vitolaplus-Konstruktion ist bei der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt, aber nicht zwingend vorgesehen, den Sekundärwärmetauscher wendelrohrförmig und radial vom Heizgas von innen nach außen durchströmt auszubilden. Insbesondere in diesem Fall ergibt sich die konstruktiv vorteilhafte Lösung, dass die Brennkammer unter Ausbildung eines
Ringraumes vom Sekundärwärmetauscher umschlossen Ist, wobei der Heizgaszug vorzugsweise direkt in den Ringraum ausmündet. Dies wird weiter unten noch genauer erläutert.
Ändere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Brennkammer eine Brennkammerhülse umfasst, die aus der Brennkammer in Axialrichtung herausziehbar ausgebildet ist. Diese Maßgabe ermöglicht es im Bedarfsfall, da ja die Brennkammer mindestens teilweise vom Sekundärwärmetauscher umschlossen ist, diesen (den Sekundärwärmetauscher) und auch den Heizgaszug bei herausgenommener Brennkammerhülse zu reinigen. Die Brennkammer- hülse, in der je nach Ausführungsform des Heizkessels auch der Wärmedämmblock angeordnet sein kann (es ergibt sich auf diese Weise ein Brennkammertopf) , dient somit gewissermaßen auch als Abgasströmungsführungs- bzw. Verschlußelement und bildet gleichzeitig eine innere Begrenzungswand für den oben erwähnten Ringraum und den Heizgaszug.
Der Vollständigkeit halber wird noch auf die weiter abliegende DE 34 25 667 Al verwiesen, die einen Heizkessel mit Primär- und Sekundärwärmetauscher offenbart, wobei der Sekundärwärmetauscher in Axialrichtung gesehen ebenfalls hinter der Brennkammer angeordnet ist, mithin eine kompakte Bauweise wegen der. erforderlichen Ausbrandlänge nicht möglich ist.
Der erfindungsgemäße Heizkessel einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1 im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels, bei der der Sekundärwär-
metauscher auf der dem Brenner abgewandten Seite des Heizkessels angeordnet ist;
Figur 2 im Schnitt eine zweite Ausführungsform, bei der der Sekundärwärmetauscher auf der gleichen Seite wie der Brenner am Heizkessel angeordnet ist;
Figur 3 im Schnitt ein "Vitolaplus "-Heizkessel gemäß dem bekannten, vorerwähnten Stand der Technik;
Figur 4 als perspektivischen Schnitt einen Heizkessel gemäß der Ausführungsform nach Figur 1 mit in die Brennkammer eingesetzter/m Brennkammerhülse bzw. -topf; und
Figur 5 als perspektivischen Schnitt den Heizkessel gemäß Figur 4 mit herausgenommenem Brennkammertopf.
In den Figuren 1 und 2 sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizkessels darstellt. Sofern keine weiteren Hinweise gegeben sind, gelten die folgenden Ausführungen stets für beide Ausführungsformen.
Der erfindungsgemäße Heizkessel besteht aus einer zylindrischen Brennkammer 1, wobei diese mindestens teilweise konzentrisch von einem als Primärwärmetauscher ausgebildeten Heizgaszug 2 umschlossen ist und wobei der Heizgaszug 2 wiederum mindestens teilweise konzentrisch von einem wasserführenden Gehäuse 3 umschlossen ist. Dabei ist dem Heizgaszug 2 ein wasserführender, hydraulisch mit dem Gehäuse 3 verbundener, in diesem Fall wendelrohrförmig ausgebildeter und radial vom Heizgas von innen nach außen durchströmter Sekundärwärmetauscher 4 nachgeschaltet. Dieser Sekundärwärmetauscher 4 ist in einem Gehäuse 6 angeordnet, das einerseits einen noch zu erläuternden Ringraum 5 und andererseits einen weiteren, den Sekundärwärmetauscher 4 umschließenden, ringraumförmigen Abgas- sammelraum 7 begrenzt, wobei der Abgassammelräum 7 einen (nicht explizit dargestellten, aber durch den nach oben weisenden Pfeil angedeutet) Abgasabzugsanschluss zur Abfuhr des Abgases aufweist . An diesen Abgasabzugsanschluss kann sich bei Bedarf ein Schalldämpfer anschließen.
Wie auch beim in Figur 3 dargestellten, bekannten Stand der Technik, ist beim erfindungsgemäßen Heizkessel bevorzugt vorgesehen, dass der Sekundärwärmetauscher 4 in Form einer schraubenförmig gewickelten Rohrwendel ausgebildet ist, die ebene, radial durchströmbare Strömungsspalte 8 aufweist. Ferner ist zur Vermeidung von Korrosionsschäden vorgesehen, dass der Sekundärwärmetauscher 4 aus Edelstahl gebildet ist. Aus- serdem ist in der Brennkammer 1 ein Wärmedämmblock 13 (beispielsweise aus Vermiculit) angeordnet, der zur Umlenkung des Heizgasstrahles dient.
An einer Stirnseite 9 der Brennkammer 1 ist stets ein Brenner 10 angeordnet (hier ein Ölbrenner, ein Gasbrenner ist aber genauso gut möglich) . Der Zugang 11 von der Brennerkammer 1 zum Heizgaszug 2 ist wahlweise im Bereich der brennerseitigen Stirnseite 9 (siehe Figur 1) oder im Bereich der anderen, brennerabgewandten Stirnseite 12 (siehe Figur 2) angeordnet.
Wesentlich für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizkessels ist nun, dass die Brennkammer 1 mindestens teilweise vom Sekundärwärmetauscher 4 umschlossen ist.
Bevorzugt ergibt sich dabei der oben bereits erwähnte Ringraum 5, in den der Heizgaszug 2 direkt ausmündet. Selbstverständlich kann bei alternativer Ausbildung des Sekundärwärmetauschers auch eine weniger direkte Strömungsführung vom Heizgas- zug zum Sekundärwärmetauscher vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 umschließt der Sekundärwärmetauscher 4 im Bereich des Wärmedämmblocks 13 die Brennkammer 1 und nimmt auf diese Weise die vom. Wärmedämmblock 13 abgegebene Wärme auf .
Die erfindungsgemäße Ausführung führt bei gleicher Ausbrandlänge der Brennkammer, wie eingangs erwähnt und wie ein Vergleich mit Figur 3 zeigt, zu einem erheblich kompakter ausgebildeten Heizkessel, bei dem zusätzlich die direkte Wärmeab- strahlung aus der Brennkammer vom Sekundärwärmetauscher ge-
nutzt werden kann. Die bisher erforderliche, recht aufwendige Konstruktion zu Strömungsleitung des Heizgases vom Primärwärmetauscher zum Sekundärwärmetauscher entfällt.
Wie besonders deutlich aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Brennkammer 1 eine ein Mantelblech 16 und gegebenenfalls eine Bodenplatte 17 (Verschlußplatte) aufweisende Brennkammerhülse 14 umfasst, die aus der Brennkammer 1 in Axialrichtung (bezogen auf die Längsachse der zylindrischen Brennkammer 1) herausziehbar ausgebildet ist.
Wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich, ist diese Lösung dabei prinzipiell bei beiden Ausführungsformen (Sekundärwärmetauscher 4 brennerseitig oder brennerabgewandt angeordnet) vorgesehen, wobei bei brennerabgewandter Anordnung des Sekundärwärmetauschers 4 (Figur 1, 4 und 5) die Brennkammerhülse 14 einseitig eine Bodenplatte (Verschlußplatte) 17 aufweist und als Brennkammertopf ausgebildet ist. Zum Herausziehen des Brennkammertopfes, in dem vorzugsweise der Wärmedämmblock 13 angeordnet ist, dient dabei das stabförmige Griffelement 18, das (siehe Figur 1) bis in den Bereich des Brenners 10 ragt.
Durch das Herausziehen (bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist dies einfach nach Entfernen der brennerseitigen Abschlusswand möglich) sind im Bedarfsfall sowohl die Brennkammer 1 samt Heizgaszug 2 als auch der Ringraum 5 (ohne Brennkammerhülse 14 wird der Ringraum 5 zu einem Zylinderraum - siehe Figur 5) gut zugänglich und lassen sich dementsprechend leicht reinigen. Diese Möglichkeit ist beim in Figur 3 dargestellten Stand der Technik nicht gegeben; sie hat sich als besonders vorteilhaft bezüglich des erfindungsgemäßen Heizkessels erwiesen.
Konstruktiv ist weiterhin vorgesehen, dass die Brennkammerhülse 14 eine Begrenzungswand des Heizgaszuges 2 und des Ringraumes 5 bildet, wobei schließlich der Heizgaszug 2 aus Gußsegmenten 15 mit radial nach innen gerichteten Rippen besteht,
deren freien Enden an der Brennkammerhülse 14 anliegen und deren Lage in der Brennkammer 1 definieren.
Bezugszeichenliste
1 Brennkainmer
2 Heizgaszug
3 Gehäuse
4 Sekundärwärmetauseher
5 Ringraum
6 Gehäuse
7 Abgassammeiraum
8 Strömungsspalte
9 Stirnseite (brennerseitig)
10 Brenner
11 Zugang zum Heizgaszug
12 Stirnseite (brennerabgewandt
13 Wärmedämmblock
14 Brennkammerhülse
15 Gußsegmente
16 Mantelblech
17 Bodenplatte
18 Griffelement