DE1679776B1

DE1679776B1 - Heizkessel mit eingebautem,duennwandigem Brauchwasserbehaelter

Info

Publication number: DE1679776B1
Application number: DE19651679776
Authority: DE
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-12-24
Filing date: 1965-05-08
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3366094A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Heizkessel mit einge- einerseits in ihrer Außenkontur den inneren Gebautem, dünnwandigem Brauchwasserbehälter zur häusewandungen des Heizkessels entsprechen und Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. mit diesen fest verbunden sind und die andererseits heißem Brauchwasser, wobei der Behälter gewellte den Brauchwasserbehälter radial umfassend und oder gerippte Wandungsflächen aufweist, die mit 5 eine begrenzte Längsbeweglichkeit des Brauchwas-Stützelementen umfaßt sind. serbehälters zulassend angeordnet sind.

Die heute in Heizkesseln benutzten Brauchwasser- Demgemäß besteht also die erfindungsgemäße behälter haben eine hohe Spitzen-, aber eine geringe Lösung darin, daß man durch eine besondere Form-Dauerleistung gegenüber Durchlauferhitzern mit gebung und Konstruktion dem Brauchwasserbehälter großer Dauer- und kleiner Spitzenleistung. Mit io eine besondere Festigkeit vermittelt, so daß entspre-Rücksicht auf die Korrosionssicherheit können der- chend dünne Wandstärken benutzt werden können, artige Durchlauferhitzer, weil sie relativ wenig Ma- wodurch einmal der Materialbedarf für relativ teures, terial benötigen, wirtschaftlich beispielsweise aus korrosionsbeständiges Material reduziert und zum Kupfer oder Nickel/Bronze hergestellt werden. anderen gleichzeitig den Behälterwandungen eine Durchlauferhitzer haben den Nachteil, daß ihre 15 Elastizität vermittelt wird, die eine Art Selbstreini-Rohre bei sehr hartem Wasser unter Umständen gung des Brauchwasserbehälters ermöglicht, wobei innerhalb einiger Monate durch Kesselsteinablage- die umfassenden Halter sowohl im Hinblick auf den rung zuwachsen und daß sie demzufolge öfters ge- Brauchwasserbehälter als auch auf das ihn umreinigt werden müssen, um einen einwandfreien gebende Heizkesselgehäuse eine zusätzliche Verstei-Wärmeübergang zu gewährleisten. ^o fungsfunktion erfüllen.

Derartige Ablagerungen treten an Brauchwasser- Da der zylindrische Mantel des Brauchwasserbehältern ebenfalls auf, so daß im Laufe der Zeit die behälters durch seine Wellungen bzw. Verrippungen Aufwärmung des Wassers längere Zeit beansprucht. eine relativ große Steifheit gegen Innen- und Außen-Insbesondere im Hinblick auf die steigende Aggres- druck bekommt, sich aber in Längsrichtung bei Insivität des Wassers in den Industrieländern verbietet 25 nendruck ausdehnt — was wegen des damit verbunsich für derartige Behälter einerseits die Verwen- denen Abblätterns und Lösens von Kesselsteindung von unlegiertem Stahl wegen der damit ver- ansätzen od. dgl. an den inneren und äußeren Bebundenen starken Korrosionsgefahr, andererseits hälterwandungen erwünscht ist — werden vorteilhaft steht der Verwendung von korrosionsbeständigeren die Halter im Bereich der Behälterböden als Ring-Materialien der hohe Kostenfaktor entgegen. 3° rahmen ausgebildet, die durch auf den Behälter-

Es sind Behälter, die allerdings nicht für den Ein- umfang verteilte Längslaschen verbunden sind,
bau in Heizkessel vorgesehen sind, aus dünnwandi- Diese Bänder mit den beiden Ringrahmen begrengem Material bekannt, die, um den Materialkosten- zen somit die mögliche Längenausdehnung des faktor zu reduzieren, ein sie umgebendes Stützgerüst Brauchwasserbehälters und gewährleisten eine beaufweisen, wobei der Behälter mindestens eine um- 35 stimmte Elastizität des Behältermantels bei den zum laufende Sicke bzw. Wellung hat, um einem Zusam- Teil erheblichen Schwankungen des Innendruckes, menschlagen der Behälterwandung bei Unterdruck wenn Brauchwasser abströmt und der Druck abentgegenzuwirken. Mit diesen bekannten Vorschlägen fällt.

ist lediglich den Festigkeitsanforderungen an den Be- An die Ringrahmen kann eine ringförmige hältern Rechnung getragen, aber nicht den anderen 40 Flanschfiäche direkt angewalzt, angepreßt oder bePunkten der hier zu stellenden Aufgabe. Der in festigt sein, die vorteilhaft an den benachbarten dieser Hinsicht komplexe Umfang der nachfolgend Wänden des Heizkesselgehäuses anliegt und mit genannten Aufgabe ist insofern gerechtfertigt, weil ihnen gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von einerseits der Selbstreinigungseffekt (Beweglichkeit Profilen verbunden ist. Die Längsbänder können der Behälterwandung) in Beziehung steht zum anzu- 45 selbst länger sein als der Brauchwasserbehälter, d. h. bringenden Stützkorsett, das an sich einem solchen über die beiden Ringrahmen hinausragen und eben-Effekt entgegenwirkt und weil andererseits der ab- falls mit den benachbarten Wandungen des Heizgestützte Behälter in irgendeiner Weise mit dem kesselgehäuses verbunden sein, wodurch eine zusätz-Heizkesselgehäuse in Verbindung gebracht werden liehe Versteifung erzielt wird, und zwar insbesondere muß, wobei zu beachten ist, daß die sich ergeben- 50 bei Brauchwasserbehältern mit größerem Durchmesden Drücke sowohl auf dem Brauchwasserbehälter ser, wo die entsprechend großflächigen umgebenden als auf das ihn umgebende Heizkesselgehäuse wirken. Wände des Heizkesselgehäuses an zahlreichen Stellen

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabenstel- versteift werden müssen. Das ist von Vorteil sowohl

lung zugrunde, einen Heizkessel mit Brauchwasser- für ebene als auch für druckbelastbare gewölbte

behälter unter Berücksichtigung einer guten Wärme- 55 Wandungen, da sie dadurch in der Wandstärke

Übertragungsleistung zu schaffen, mit dem einerseits schwächer gehalten und damit Materialkosten ge-

auf Grund seiner besonderen Gestaltung die Ver- spart werden können.

wendung von korrosionsbeständigen Materialien ge- Für den Fall, bei dem besonders hohe Dauerringer Wandstärke für den eigentlichen Behälter leistungen des Brauchwasserbehälters bzw. der möglich ist, wobei gleichzeitig die Abstützung und 60 Wärmetauscheranordnung erwünscht sind, kann der Versteifung des Behälters zur Versteifung der um- Brauchwasserbehälter vorteilhaft eine Ausführungsgebenden Wände des Heizkesselgehäuses herange- form dahingehend erhalten, daß im Behälter Durchzogen werden soll und mit der andererseits das laufrohre angeordnet sind, die den Durchfluß des Erfordernis einer Inneneinrichtung auf ein Minimum Heizmediums ermöglichen und die die begrenzte reduziert ist. 65 Bewegung der Brauchwasserbehälterwandung nicht

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stütz- behindern bzw. an diesen Bewegungen teilnehmen,

elemente als sich quer zur Behälterachse erstrek- Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

kende spantenartige Halter ausgebildet sind, die beispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den in einen Heizkessel eingebauten Brauchwasserbehälter,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Brauchwasserbehälter,

F i g. 3 Einzelheiten der Behälterversteifung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Brauchwasserbehälter, der hier in einem besonderen Gehäuse untergebracht ist,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Wärmetauscheranordnung,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform der Wärmetauscheranordnung,

F i g. 7 einen Schnitt durch Ausführungsform gemäß Fig. 6 längs Linie A -B,

Fig. 8 einen Schnitt durch den Brauchwasserbehälter mit Durchlaufrohren,

Fig. 9 eine Ansicht des Behälters gemäß Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt durch den Brauchwasserbehälter mit Durchlaufrohren bei senkrechtem Einbau im Heizkessel und

Fig. 11 eine Ansicht des Heizkessels gemäß Fig. 10.

Gemäß Fig. 1, linke Figurenhälfte, besteht der Brauchwasserbehälter 1 aus einer gewellten, zylindrischen Wandung 2, deren Innenraum durch entsprechende Behälterboden 3,4 verschlossen ist. Der Brauchwasserbehälter 1 weist im gezeigten Beispiel im Behälterboden 3 eine verschließbare Reinigungsöffnung auf mit Zu- und Ableitungen 6, 7 für das zu erwärmende Brauchwasser. Auch die Behälterboden 3, 4 mindestens in Teilbereichen sind mit entsprechenden Wellungen bzw. Sickungen versehen, so daß die auf Grund von Druck- oder Temperaturschwankungen ebenfalls wie die gewellte Wandung 2 begrenzte Bewegungen ausführen können, wodurch eventuell abgesetzter Kesselstein von den Innenwandungen abplatzen kann, so daß eine ständige Selbstreinigung des Brauchwasserbehälters gewährleistet ist.

Je nach Form des Heizkesselgehäuses, in dem der Brauchwasserbehälter unterzubringen ist, sind die Halter 8, 9 mit ihren äußeren Konturen dem Kesselinnenraum angepaßt. Sie können also beispielsweise rund oder eckig ausgebildet sein. Im Bereich der Tragkanten 10 für die Aufnahme des Brauchwasserbehälters 1 sind für hohe Außendrücke in dem Halter 8, 9 Schlitze 11 oder Löcher vorgesehen, die von Laschen 12 bügelartig durchgriffen werden, wobei die Enden dieser Laschen 12 in fester Verbindung mit jeweils einem Wellenloch des Behältermantels stehen.

Die Festigkeit des Brauchwasserbehälters 1 gegen hohen Innendruck wird also durch die Halter 8, 9 und die Festigkeit gegen hohen Außendruck durch die Laschen 12 gesteigert, d. h. der Behältermantel ist gewissermaßen zwischen den Haltern 8,9 und den Laschen 12 fest verspannt.

Wenn die Tragkanten 10 der Halter 8, 9 dicht an die Behälterwandung herangebracht werden müssen, sind diese jeweils aus zwei Blechen gebildet, die kreisförmige Ausschnitte aufweisen und die zur Montage über den Behältermantel geschoben und dann gegebenenfalls unter gewisser Vorspannung an ihren Stoßstellen verbunden werden. Diese Ausführungsform kommt insbesondere bei Brauchwasserbehältern mit größeren Abmessungen zur Anwendung.

Um diese Halter 8, 9 nicht ebenfalls aus dem gleichen Material wie den Brauchwasserbehälter anfertigen zu müssen, sind die Tragkanten 10, wenn sie zur Aufnahme hohen Innendruckes dienen, mit einem Abdeckring aus Kupfer, Messing oder Kunststoff, wie temperatur- und druckbeständigen Polymeren belegt. Auf diese Weise ist insbesondere bei Wasser mit hohem Chloridgehalt eine Elementbildung zwischen Eisen und Buntmetallbehälter wirksam unterbunden. Wie erwähnt können auch die

ίο Behälterboden 3, 4 zumindest in Teilbereichen mit Wellungen oder Sickungen 14 versehen werden, so daß auch der Brauchwasserbehälter in diesen Bereichen eine gewisse Elastizität erhält.

In Fig. 4 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Halter 8, 9 in einem eckigen, vom eigentlichen Heizkessel getrennten Gehäuse 15 untergebracht sind. Selbstverständlich könnte auch dieses Gehäuse 15 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein, wobei dann die Halter 8, 9 kreisförmige Außenkonturen erhielten. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Unterbringung des Brauchwasserbehälters im Heizkessel gemäß Fig. 2.

Es ist auch möglich, gemäß Fig. 3 über der dort

angedeuteten Lasche 12 eine weitere Lasche anzuordnen, deren Enden dann an benachbarten Wellenbergen 16 befestigt werden könnten, so daß ein breiterer Mantelbereich erfaßt wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel im rechten Teil der Fig. 1 kann auch eine ausreichende Druckbelastbarkeit dadurch erfolgen, daß man den aus dünnwandigem, korrosionsbeständigem Material bestehenden Behältermantel 18 mit einer rippenförmigen Bandage in Form von ringförmig oder schraubenförmig verlaufenden Rippen 17 versieht. Trotz angenähert gleicher Elastizität des Brauchwasserbehälters wird hierbei weiteres teures Material eingespart, da der Behältermantel zylindrisch glatt ausgebildet ist. Die Verbindung mit den Haltern erfolgt im Prinzip in der gleichen Weise, lediglich wird hierbei auf einen unmittelbaren Kontakt zwischen Halter und Behälterwand verzichtet, d. h. an Stelle der Schlitze 11 werden lediglich Schraubenlöcher vorgesehen, so daß Halter und Rippen flanschartig verschraubt werden können.

Die F i g. 5 bis 7 stellen bevorzugte Ausführungsformen dar. Hierbei ist der Brauchwasserbehälter 1 nicht nur mit im Bereich des zylindrischen Teiles angeordneten Haltern versehen, sondern gewissermaßen allseitig von einem Stützgerüst umgeben. Dieses Gerüst besteht aus Haltern 19, profilierten Ringrahmen 20, 20' und Längslaschen 21, 21'. Die Halterung der Behälterwandung durch bügelartige Laschen, wie sie bereits beschrieben wurde, kommt insbesondere bei großen Behälterabmessungen zur Anwendung und ist in den Fig. 5 bis 7 nicht angedeutet. Der Brauchwasserbehälter liegt mit einer gewissen Toleranz in dem korbartigen Stützgerüst, so daß er Druckschwankungen und Wärmedehnungen nachgeben kann, und zwar in den durch die Ringrahmen 20, 20' vorgegebenen Grenzen. Diese Ringrahmen 20,20' sind untereinander durch Längslaschen 21, 21' und mit den benachbarten Gehäusewänden 22 des Heizkessels verbunden und dazu mit angeschweißten oder angewalzten Ringflanschen 23 versehen. Auf diese Weise werden gleichzeitig die Gehäusewände 22 des Heizkessels mit versteift. Gleiches gilt für die Gehäusewände 24, die durch die Halter 19 eine Aussteifung erhalten. Für eine der-

artige Aussteifung können auch noch die Längslaschen 21' herangezogen werden, indem sie verlängert ebenfalls mit den Gehäusewänden 22' verbunden sind.

Für den Fall, daß hohe Dauerleistungen des Brauchwasserbehälters gewünscht werden, können gemäß der Fig. 8 bis 11 in den Brauchwasserbehälter Durchlaufrohre 25, 26 eingesetzt werden, die eine Heizflächenvergrößerung darstellen. Bei horizontal angeordnetem Brauchwasserbehälter gemäß der Fig. 8, 9 sind die Durchlaufrohre25 V-förmig geknickt und nebeneinander am Behälterboden 4' wasserdicht befestigt. Durch die besondere Formgebung und Anordnung am Behälterboden 4' unterliegen die Durchlaufrohre 25 ebenfalls dem beschriebenen Selbstreinigungseffekt und beeinflussen die Selbstreinigung des Brauchwasserbehälters nicht nachteilig. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 10, 11 werden vorteilhaft mehrfach V-förmig gebogene Durchlaufrohre 26 benutzt, die den Brauchwasserbehälter in der Länge durchgreifen, wobei die Rohrmündungen jeweils im oberen und unteren Boden liegen.

Claims

Patentansprüche: 25

1. Heizkessel mit eingebautem, dünnwandigem Brauchwasserbehälter zur Erzeugung und Speicherung von warmem bzw. heißem Brauchwasser, wobei der Behälter gewellte oder gerippte Wandungsflächen aufweist, die mit Stützelementen umfaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente als sich quer zur Behälterachse erstreckende spantenartige Halter (8, 9,19) ausgebildet sind, die einerseits in ihrer Außenkontur den inneren Gehäusewandungen (24) des Heizkessels entsprechen und mit diesen fest verbunden sind und die andererseits den Brauchwasserbehälter (1) radial umfassend und eine begrenzte Längsbeweglichkeit des Brauchwasserbehälters zulassend angeordnet sind.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter im Bereich der Behälterboden (3, 4) als Ringrahmen (20, 20') ausgebildet sind, die in ihrer Form den Behälterboden entsprechen, und durch auf den Behälterumfang verteilte Längslaschen (21) verbunden sind, die zwischen der Behälterwand und den zwischen den Ringrahmen (20,20') verteilten Haltern (19) verlaufen.

3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslaschen (21') die Ringrahmen, mit denen sie verbunden sind, übergreifen bis zu den Gehäusewänden (22') des Heizkesselgehäuses geführt und mit diesen fest verbunden sind, wobei einer der Ringrahmen (20') mit Spiel dem benachbarten Behälterboden zugeordnet ist.

4. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Halter (8, 9) die Wellen, Rippen od. dgl. der Behälterwand mit an den Haltern befestigten Halterelementen, wie Laschen (12), Schrauben od. dgl. verbunden sind.

5. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (8,9) aus zwei Blechzuschnitten bestehen, die jeweils eine halbkreisförmige Ausnehmung aufweisen, deren Durchmesser dem kleinsten Außendurchmesser des gewellten Brauchwasserbehälters entspricht.

6. Heizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (8, 9) bei entsprechender Durchmesservergrößerung mindestens im Bereich der halbkreisförmigen Tragkanten (10) mit einem Deckring (13) aus Kupfer, Messing oder Kunststoff wie wärme- und druckbeständigen Polymenisatüberzug versehen sind.

7. Heizkessel nach Anspruch 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (12) als Bügel ausgebildet sind, die die Halter (8, 9) in Löchern oder Schlitzen (11), die im Bereich der kreisförmigen Tragkanten (10) angeordnet sind, durchgreifen und mit ihren Enden mit der Behälterwand verbunden sind.

8. Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Befestigungsstelle jeweils mindestens 2 Laschen (12) übereinander angeordnet sind.

9. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter mit den Rippen (17) flanschartig verschraubt sind und einen Ausnehmungsdurchmesser aufweisen, der größer als der Behälteraußendurchmesser ist.

10. Heizkessel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Brauchwasserbehälter Durchlaufrohre (25,26) angeordnet sind, deren Mündungen in mindestens einem Behälterboden liegen und die eine gebogene Form, wie V-Form, Zick-Zack-Form od. dgl. aufweisen.

11. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterboden (3, 4) mindestens in einem Teilbereich mit an sich bekannten Wellungen, Sickungen (14) od. dgl. versehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen