DE20107496U1

DE20107496U1 - boiler

Info

Publication number: DE20107496U1
Application number: DE20107496U
Authority: DE
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2011-05-03

Description

BUDERUS HEIZTECHNIK GMBHBUDERUS HEATING TECHNOLOGY GMBH

G 1520 TE-P ZG 1520 TE-P Z

Beschreibung Heizkessel Description boiler

Die Neuerung betrifft einen Heizkessel nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The innovation concerns a heating boiler according to the generic term of claim 1.

Gattungsgemäße Heizkessel bestehen aus einer horizontalen Brennkammer und einem darüber liegenden'Rohrbündelwärmetauscher als Heizgaszug. Die Heizgase strömen bei einer sogenannten Umkehrfeuerung aus der Brennkammer vom brennerseitigen Ende des Heizkessels zum Abgassammler auf der Rückseite. Im Gegensatz zu diesem Zweizug-Prinzip gibt es auch Dreizug-Heizkessel, bei denen vom Ende der Brennkammer aus ein zweiter Heizgaszug zur Vorderseite des Heizkessels verläuft. Dort werden die Heizgase umgelenkt und gelangen über den dritten Heizgaszug zum Abgassammler auf der Rückseite. Typical boilers consist of a horizontal combustion chamber and a tube bundle heat exchanger above it as the heating gas flue. In a so-called reverse firing system, the heating gases flow from the combustion chamber from the burner-side end of the boiler to the exhaust manifold at the back. In contrast to this two-pass principle, there are also three-pass boilers in which a second heating gas flue runs from the end of the combustion chamber to the front of the boiler. There, the heating gases are diverted and reach the exhaust manifold at the back via the third heating gas flue.

Brennkammer und Heizgaszüge sind von einem Wasserraum innerhalb des Kesselmantels umgeben. An dessen Oberseite befinden sich Vorlauf- und Rücklaufanschlussstutzen. Dabei ist der Vorlaufanschlussstutzen in Richtung der vom Brenner abgewandten Seite angebracht. Bezüglich der Wasserführung sind verschiedene Ausführungsformen bekannt, die alle das Ziel verfolgen, einen guten Wärmetauscherwirkungsgrad zu erreichen und Kondensation mit möglicherweise nachfolgenden Korrosionserscheinungen zu vermeiden. Zur Kondensation der Heizgase kommt es beim Unterschreiten der Taupunkttemperatur auf der Heizgasseite, wenn kaltes Rücklaufwasser mit den Wärmetauscherwänden in Berührung kommt. Es bildet sich dann saures Kondensat, welches die Wände der Heizgaszüge oder der Brennkammer angreifen kann.The combustion chamber and hot gas flues are surrounded by a water chamber inside the boiler shell. On the top of the shell there are flow and return connection pieces. The flow connection piece is attached to the side facing away from the burner. Various designs are known for the water flow, all of which aim to achieve good heat exchanger efficiency and avoid condensation with possible subsequent corrosion phenomena. Condensation of the hot gases occurs when the dew point temperature on the hot gas side is undershot and cold return water comes into contact with the heat exchanger walls. Acidic condensate then forms, which can attack the walls of the hot gas flues or the combustion chamber.

Um einen möglichst rücklauftemperaturunabhängigen Betrieb zu ermöglichen, kennt man beispielsweise aufwendig hergestellte mehrschalige Wärmetauscherrohre oder Leitbleche zur Verteilung des kalten Rücklaufwassers. In der DE 84 15 462 U1 und der DE 33 10 223 C2 sind derartige Leitbleche offenbart, die den gesamten Wärmetauscher von oben her abschirmen und das Rücklaufwasser nach unten an die Längsseiten der Brennkammer leiten.In order to enable operation that is as independent of the return flow temperature as possible, complexly manufactured multi-layer heat exchanger tubes or guide plates for distributing the cold return flow water are known. DE 84 15 462 U1 and DE 33 10 223 C2 disclose such guide plates that shield the entire heat exchanger from above and direct the return flow water downwards to the long sides of the combustion chamber.

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Weiterhin gibt es Ausführungen, um die Temperatur des Rücklaufwassers beim Eintritt in den Wasserraum durch Mischung mit warmem Vorlauf- bzw. Kesselwasser anzuheben. Beispielsweise enthält die DE 197 26 474 A1 eine Einströmkammer unterhalb des Rücklaufanschlussstutzens zum Verteilen des Rücklaufwassers über einem Sattelblech im oberen Bereich eines Heizkessels.There are also designs to increase the temperature of the return water when it enters the water chamber by mixing it with warm flow or boiler water. For example, DE 197 26 474 A1 contains an inflow chamber below the return connection piece for distributing the return water over a saddle plate in the upper area of a boiler.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wasserführung in einem Heizkessel zu optimieren und eine schädliche Kondensation an den Heizflächen im Niedertemperaturbetrieb zu vermeiden.The innovation is based on the task of optimising the water flow in a boiler and avoiding harmful condensation on the heating surfaces during low-temperature operation.

Neuerungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the innovation, this was solved with the features of claim 1. Advantageous further developments can be found in the subclaims.

Der Heizkessel ist gekennzeichnet durch einen oberhalb des Rohrbündelwärmetauschers und unterhalb eines Sattelbleches verlaufenden, mit dem Vorlaufanschlussstutzen verbundenen Kanal für Vorlaufwasser. Dieser wird durch ein Einbauteil ausgebildet, welches zwischen dem Rohrbündelwärmetauscher und dem Sattelblech im wesentlichen horizontal angeordnet ist. Es erstreckt sich, genau wie das Sattelblech, vorzugsweise über die gesamte Länge des Heizkessels.The boiler is characterized by a channel for flow water that runs above the tube bundle heat exchanger and below a saddle plate and is connected to the flow connection piece. This is formed by a built-in part that is arranged essentially horizontally between the tube bundle heat exchanger and the saddle plate. Just like the saddle plate, it preferably extends over the entire length of the boiler.

Als Verbindung zwischen dem Bereich um den Rohrbündelwärmetauscher und dem Kanal für das Vorlaufwasser sind Durchströmquerschnitte vorgesehen. Diese werden beispielsweise durch die Gestaltung der Randbereiche des Einbauteils ausgebildet und korrespondieren mit der Innenseite des Sattelbleches. Die Durchströmquerschnitte im Randbereich oder - mit verhältnismäßig großen Abmessungen - an der vorderen Stirnseite des Einbauteils, befinden sich im wesentlichen in der zum Brenner gerichteten Hälfte des Wasserraumes. Dagegen liegen in der vom Brenner abgewandten Hälfte die Randbereiche des Einbauteils im wesentlichen dichtend an der Innenseite des Sattelbleches an.
In Kombination mit den Durchströmquerschnitten, oder auch alternativ dazu, können Überströmöffnungen sowohl im Einbauteil als auch im Sattelblech angebracht sein. Deren Positionen befinden sich dann im wesentlichen in der zum Brenner gerichteten Hälfte des Wasserraumes. Genauso kann die Wasserführung durch die Größe der Überströmöffnungen beeinflusst werden. Die größeren Querschnitte sind dann ebenfalls in der zum Brenner gerichteten Hälfte des Wasserraumes angeordnet, so dass der Wasserstrom hauptsächlich nahe an der Vorderwand des Heizkessels aufsteigt. Das Einbauteil besteht aus einemFlow cross-sections are provided as a connection between the area around the tube bundle heat exchanger and the channel for the feed water. These are formed, for example, by the design of the edge areas of the built-in part and correspond to the inside of the saddle plate. The flow cross-sections in the edge area or - with relatively large dimensions - on the front face of the built-in part are essentially located in the half of the water chamber facing the burner. In contrast, in the half facing away from the burner, the edge areas of the built-in part essentially lie sealingly against the inside of the saddle plate.
In combination with the flow cross-sections, or alternatively, overflow openings can be installed in both the built-in part and the saddle plate. Their positions are then essentially in the half of the water chamber facing the burner. The water flow can also be influenced by the size of the overflow openings. The larger cross-sections are then also arranged in the half of the water chamber facing the burner, so that the water flow mainly rises close to the front wall of the boiler. The built-in part consists of a

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gekanteten Blech und ist mit seinem Rand am Sattelblech und/oder an den Stirnseiten des Wasserraumes fixiert.folded sheet metal and is fixed with its edge to the saddle plate and/or to the front sides of the water chamber.

Mit der neuerungsgemäßen Anordnung wird ein Kanal für Vorlaufwasser unterhalb des sich über die gesamte Kessellänge erstreckenden Sattelbleches, d. h. in der Zone mit der höchsten Kesselwassertemperatur, gebildet. Dadurch ergibt sich eine gezielte Wasserführung, indem das kalte Rücklaufwasser an der Außenseite des Sattelbleches nach unten und in den brennernahen Bereich des Wasserraumes gelenkt wird. Von dort steigt das erwärmte Wasser auf und wird durch die Durchströmquerschnitte und/oder die Überströmöffnungen im Einbauteil in den Vorlaufkanal gesaugt. Über die Überströmöffnungen im Sattelblech gelangt ein geringer Anteil des erwärmtem Wassers aus dem Kanal für Vorlaufwasser in den oberen Bereich des Wasserraumes. In dieser Mischzone wird das Rücklaufwasser bereits vorgewärmt.The new arrangement creates a channel for flow water below the saddle plate, which extends over the entire length of the boiler, i.e. in the zone with the highest boiler water temperature. This results in targeted water flow, with the cold return water being directed downwards on the outside of the saddle plate and into the area of the water chamber near the burner. From there, the heated water rises and is sucked into the flow channel through the flow cross-sections and/or the overflow openings in the built-in part. A small proportion of the heated water from the flow water channel reaches the upper area of the water chamber via the overflow openings in the saddle plate. The return water is already preheated in this mixing zone.

Allgemein wird auf eine einfache, kostengünstige Art und Weise die Wasserführung bzw. die Temperaturverteilung in einem Heizkessel optimiert. Sowohl für das Sattelblech als auch für das Einbauteil bestehen keine besonderen Anforderungen an dichte Abschlüsse zueinander bzw. zu anderen Bauteilen, da selbst geringe Direktströmungen keine negativen Auswirkungen auf die Temperaturverteilung haben. Somit reichen Punktschweißungen oder formschlüssige Verbindungen bereits aus. Das Einbauteil kann, entsprechend der Gestaltung der benachbarten Heizflächen, ein beliebiges Profil besitzen. Somit ist auch der Querschnitt des Kanals für das Vorlaufwasser und/oder die horizontale Lage variabel auslegbar. In general, the water flow and temperature distribution in a boiler are optimized in a simple, cost-effective manner. There are no special requirements for the saddle plate and the built-in part to be sealed to each other or to other components, as even small direct flows have no negative impact on the temperature distribution. Spot welds or positive connections are therefore sufficient. The built-in part can have any profile, depending on the design of the neighboring heating surfaces. This means that the cross-section of the channel for the flow water and/or the horizontal position can also be designed variably.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dar und zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Wasserführung in einem Heizkessel.The drawing represents an embodiment of the innovation in a single figure and shows the water flow in a boiler in a perspective view.

Der Heizkessel besteht aus einer horizontalen Brennkammer 1, einem darüber liegenden Rohrbündelwärmetauscher 2 sowie einem umgebenden Wasserraum 3 innerhalb eines äußeren Kesselmantels 4. An dessen Oberseite befinden sich Vorlauf- 5 und Rücklaufanschlussstutzen 6 mit einer Einströmkammer 7. Als Halbschale übergreift ein Sattelblech 8 von oben her den Rohrbündelwärmetauscher 2 und sorgt für eine Ableitung des Rücklaufwassers nach beiden Seiten hin, zwischen dem Kesselmantel 4 und dem Sattelblech 8.
Oberhalb des Rohrbündelwärmetauschers 2 und unterhalb des Sattelbleches 8 verläuft imThe boiler consists of a horizontal combustion chamber 1, a tube bundle heat exchanger 2 above it and a surrounding water space 3 within an outer boiler shell 4. On the upper side of the shell there are flow connection 5 and return connection 6 with an inflow chamber 7. As a half-shell, a saddle plate 8 overlaps the tube bundle heat exchanger 2 from above and ensures that the return water is drained off to both sides, between the boiler shell 4 and the saddle plate 8.
Above the tube bundle heat exchanger 2 and below the saddle plate 8 runs in the

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wesentlichen horizontal ein mit dem Vorlaufanschlussstutzen 5 verbundener Kanal 9 für Vorlaufwasser, welcher zum Rohrbündelwärmetauscher 2 hin durch ein Einbauteil 10 begrenzt ist. Über Einströmöffnungen 11 gelangt das Wasser in den unteren Bereich des Rohrbündelwärmetauschers 2, steigt nach oben und tritt durch die Durchströmquerschnitte 13 an der zum Brenner gerichteten Stirnseite, am Rand des Einbauteils 10 und/oder durch Überströmöffnungen 12 im Einbauteil 10 in den Kanal 9 für Vorlaufwasser ein. Diese befinden sich auch im Sattelblech 8, so dass darüber eine Mischzone entsteht.essentially horizontally, a channel 9 for flow water is connected to the flow connection piece 5 and is delimited towards the tube bundle heat exchanger 2 by a built-in part 10. The water reaches the lower area of the tube bundle heat exchanger 2 via inflow openings 11, rises upwards and enters the channel 9 for flow water through the flow cross sections 13 on the front side facing the burner, at the edge of the built-in part 10 and/or through overflow openings 12 in the built-in part 10. These are also located in the saddle plate 8, so that a mixing zone is created above.

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Claims

1. Heating boiler with a horizontal combustion chamber, a tube bundle heat exchanger above it, a surrounding water space with flow and return connection pieces at the top, the flow connection piece being attached in the direction of the side facing away from the burner, a saddle plate spanning the tube bundle heat exchanger from above as a half-shell and an inflow chamber below the return connection piece for distributing the return water between the outer boiler shell and the saddle plate, characterized by a channel ( 9 ) for flow water running above the tube bundle heat exchanger ( 2 ) and below the saddle plate ( 8 ) and connected to the flow connection piece ( 5 ).

2. Heating boiler according to claim 1, characterized in that the channel ( 9 ) for flow water is formed by a built-in part ( 10 ) which is arranged substantially horizontally above the tube bundle heat exchanger ( 2 ).

3. Heating boiler according to claim 1 or 2, characterized in that flow cross sections ( 13 ) are formed as a connection between the area around the tube bundle heat exchanger ( 2 ) and the channel ( 9 ) for feed water by the design of the edge regions of the built-in part ( 10 ), which correspond to the inside of the saddle plate ( 8 ) or the boiler shell ( 4 ).

4. Heating boiler according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow cross sections ( 13 ) in the built-in part ( 10 ) are arranged essentially in the half of the water chamber ( 3 ) directed towards the burner and that in the half facing away from the burner the edge regions of the built-in part ( 10 ) lie essentially sealingly against the inside of the saddle plate ( 8 ).

5. Heating boiler according to one of claims 1 to 4, characterized in that flow cross sections ( 13 ) are arranged in the front edge region of the built-in part ( 10 ) directed towards the burner.

6. Heating boiler according to one of claims 1 to 5, characterized in that overflow openings ( 12 ) are arranged both in the built-in part ( 10 ) and in the saddle plate ( 8 ).

7. Heating boiler according to one of claims 1 to 6, characterized in that the overflow openings ( 12 ) themselves and/or their larger cross sections are arranged essentially in the half of the water chamber ( 3 ) directed towards the burner.

8. Heating boiler according to one of claims 1 to 7, characterized in that the built-in part ( 10 ) consists of a folded sheet metal.

9. Heating boiler according to one of claims 1 to 8, characterized in that the built-in part ( 10 ) is fixed to the saddle plate ( 8 ).