CENTRAL HEATING BOILER

Abstract: 1. Central heating boiler with a combustion chamber (1) and a hot gas channel (2) in single ceramic elements joined together (6, 6') with vertical hot gas shafts (7) for cooling the hot gases to below the dew point, leading down to a collector (13) characterized in that the hot gas channel (2) consists of ceramic plates (6) arranged transverse to the direction of flow of the hot gases, and fitted with hot gas shafts (7) and hot water channels (8, 9), whereby a flow of hot water occurs from the lowest, connected to the heating return (10) to the highest ceramic plate, connected to the boiler water space (12).

Description: Zentralheizungskessel Die Erfindung betrifft einen Zentralheizungskessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 wie er beispielsweise der DE-OS 28 37 004 zu entnehmen ist. Bei einem solchen Heizungskessel werden die Heizgase im Heizgaszug abwärts geführt und infolge einer ausreichend grossen Wärmeaustauschflache bis unter; den Taupunkt abgekühlt. Es scheidet sich Kondensat aus, welches in einem Sammelraum unterhalb des Heizgaszuges aufgefangen und von dort abgeführt wird. Die abge kühlsten, trockenen Heizgase strömen zum Schornstein weiter. Ein solcher Heizungskessel, auch Brennwertkessel genannt, hat den Vorteil einer äusserst hohen Energieausbeute. Wahrend bei herkömmlichen Heizungskesseln Heizgastemperaturen um 180 OC am Kesselausgang nicht unterschritten werden sollten, um eine Versottung des Schornsteins zu vermeiden, können die Temperaturen im Heizungskessel Jetzt auf Werte um 40 0c abgesenkt werden. Die durch die Temperaturabsenkung frei werdende Wärme und die ebenfalls frei werdende Kondensationswärme können zusätzlich vom Heizwasser übernommen werden. Der Wirkungsgrad steigt beträchtlich. Ein Problem bei den Heizungskesseln der genannten Art entsteht-durch die starke Korrosionswirkung des ausgeschiedenen Kondensats. Insbesondere der Heizgaszug ist den Angriffen des sauren Kondensats beständig ausgesetzt. Um Zerstörungen des Heizungskessels zu vermeiden, ist es üblich, die gefährdeten Wärmeaustauschflächen mit einer Schutzschicht, etwa auf der Basis des Emails, zu versehen. Es wurde auch schon versucht, diese Flächen aus korrosionsfestem Werkstoff wie Edelstahl herzustellen. Es soll ein Heizungskessel geschaffen werden, der den Belastungen durch das entstehende korrosive Kondensat vollständig gewachsen ist. Gemäss der Erfindung wird dieses durch einen Aufbau des Heizgaszuges mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen erreicht. Da der Werkstoff Keramik nicht korrodiert, ist er für den vorgesehenen Zweck bestens geeignet. Dem Brennraum ist aber nicht nur eine an sich bekannte (z,B. DE-OS 30 42 552) keramische Wärmeaustauschfläche nachgeschaltet. Die bewusste Aufgliederung des Heizgaszuges in zusammenzufügende Keramikeinzelelemente erlaubt es vielmehr, dem Heizgaszug eine beliebig grosse Wärmeaustauschfläche zu geben. Je nach den Bedürfnissen und den vorliegenden Umständen können so viele Keramikeinzelelemente zusammengefügt werden, dass die gewünschte Absenkung der Abgastemperatur erzielt wird. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Heizgaszug aus quer zur Strömungsrichtung der Heizgase angeordneten, mit Heizgasschächten und Wasserkanälen versehenen Keramikplatten besteht, wobei eine Heizwasserströmung von der untersten, an den HeizungsrUcklauf angeschlossenen zur obersten, an den Kesselwasserraum angeschlossenen Keramikplatte erfolgt. Infolge dieser Gliederbauweise ist es möglich, den Heizgaszug beliebig lang zu gestalten. Die spezielle Heizwasserströmung läuft im Kreuz-Gegenstrom zur Heizgasströmung und unterstützt die Wirksamkeit des Heizgaszuges. Die Heizgasschächte haben vorzugsweise einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt. Sie durchdringen die Keramikplatten. Die Heizwasserkanäle können aus quer verlaufenden, in Sammelkanäle einmündenden Bohrungen bestehen. Diese sind von einer Seite her einzubringen und an der Öffnungsseite wasserdicht zu verschliessen. Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel besteht der Heizgaszug aus in Strömungsrichtung angeordneten, mit Heizgasschächten und Heizwasserkanälen versehenen Keramikplatten. Auch hier handelt es sich um eine sehr wirksame Gliederbauweise. In jeder einzelnen Keramikplatte ist ein Gegenstrom zwischen der Heizwasserund der Heizgasströmung zu erzielen. Durch äussere Krümmer sind die Sammelkanäle benachbarter Keramikplatten wechselseitig zu verbinden. Es entsteht eine gerichtete Heizwasserströmung durch alle Heizwasserkanäle vom Heizungsrücklauf zum Kesselwasserraum. Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft die Ausbildung des Heizgaszuges aus Keramikrohren, welche den durch eine obere und untere Keramikplatte begrenzten Bereich zwischen Brennkammer und Sammler durchziehen. Der besonders gefährdete hintere Bereich des Heizungskessels ist vollständig aus Keramik aufgebaut. Die Keramikplatten lassen sich einwandfrei in einem äusseren Metallgehäuse abdichten. Durch ein direktes Einfügen der Keramikrohre in die Keramikplatten sind im Ubergangsbe- reich keinerlei korrosionsgefährdete Metallteile vorhanden. Zum anderen ist ein Minimaleinsatz an keramischem Werkstoff gegeben, der zu einer preisgünstigen und einfachen Herstellung des Heizgaszuges führt. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass je nach den Verhältnissen unterschiedlich lange Rohre zur Erzeugung von unterschiedlich langen Heizgaszügen verwandt werden können. Man ist dadurch sehr flexibel bezüglich einer Anpassung des Heizgaszuges an den erwünschten Wärmeabbau. Nähere Einzelheiten der Erfindung sind der beigefügten Zeichnung zu entnehmen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt. Es zeigt: Fig. 1: Einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel Fig. 2: Den Schnitt A-A aus Fig. 1 und Fig. 3: Einen Längsschnitt durch einen Heizungskessel. Der Heizungskessel besteht aus einer Brennkammer 1 und einem Heizgaszug 2. Oberhalb der Brennkammer 1 sitzt auf einer isolierten Brennertür 3 ein Sturzbrenner 4. Ein Umlenkschirm 5 aus schlecht wärmeleitendem Material sorgt für eine Umlenkung der Brennerflamme und eine Abschirmung des Heizgaszuges gegen eine direkte Heizgas strahlung. Die Brennkammer 1 besteht vorzugsweise aus Gusseisen. Sie kann auch in Stahl ausgeführt sein. Es ist davon auszugehen, dass die Brennkammerwände infolge der hohen Heizflächenbelastung trocken bleiben. Trotzdem ist ein Korrosionsschutz durch Beschichtung, etwa durch ein Spezialemail, zweckmässig. Der Heizgaszug 2 besteht aus einzelnen Keramikplatten 6 oder Keramikrohren 6 mit abwärts gefuhrten Heizgasschächten 7. Die Heizgase geben hier weitere Wärme ab. Diese wird durch die Keramikmasse an das Heizungswasser weitergeleitet. Gemäss Fig. 1 und Fig. 2 strömt das Heizungswasser durch Heizwasserkanäle aus quer verlaufenden, in Sammelkanäle 8 mündenden Bohrungen 9. Die Bohrungen 9 sind von einer Seite her eingebracht und durch keramische Stopfen verschlossen. Das Heizwasser tritt durch den Heizungsrücklauf 10 in einen Sammelkanal 8 der unteren Keramikplatte 6 ein, durchströmt die Bohrungen 9 und gelangt durch einen Krümmer 11 zum Sammelkanal der nächsten Keramikplatte. Nach dem Durchströmen aller Keramikplatten wird es dem Kesselwasserraum 12 zugeführt. Die Krümmer 11 werden durch Zuganker 17 gegen die Stirnseiten der Keramikplatten 6 gezogen und in bekannter Weise durch einen O-Ring abgedichtet. Sie können starr oder elastisch ausgebildet sein. Gemäss Fig. 3 tritt das Heizungswasser durch den Heizungsrücklauf 10 in einen unteren Wasserraum 17. Es strömt an den Keramikrohren 6 vorbei und von dort zum Kesselwasserraum 12, den es durch den Heizungsvorlauf 18 verlässt. Der Sammelraum 17 ist durch eine obere Keramikplatte 19 und durch eine untere Keramikplatte 20 begrenzt, d.h. der gesamte von Heizgasen berührte Bereich des Heizgaszuges 2 besteht aus korrosionsfestem Material. Die Gegenströmung von Heizgasen und Heizwasser führt zu der gewünschten Abkühlung der Heizgase. Abgeschiedenes Kondensat strömt in eine Sammelkammer 13 aus korrosionsbeständigem Material. Von der Sammelkammer 13 gelangt es durch einen Syphon 14 zum Ablauf. Die ausgekühlten Heizgase werden durch einen Abgasstutzen 15 abgeleitet. Zuganker 16 verbinden die Brennkammer 1, den Heizgaszug 2 und die Sammelkammer 13 miteinander. Eine heizgasseitige Abdichtung der Keramikplatten 6 untereinander und mit der Brennkammer 1 erfolgt durch einen geeigneten Kitt, wie er bei der Abdichtung von Gliederheizkesseln bekannt ist. Eine Nut- und Federabdichtung ist möglich.

Claims: Patentansprüche 1. Zentralheizungskessel mit einer Brennkammer (1) und einem abwärts zu einem Sammler (13) geführten Heizgaszug (2) zum Abkühlen der Heizgase bis unter den Taupunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizgaszug (2) zwischen Brennkammer (1) und Sammler (13) aus zusammenzufügenden Keramikeinzelelementen (6, 6') mit vertikalen Heizgasschächten (7) besteht. 2. Zentralheizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizgaszug (2) aus quer zur Strömungsrichtung der Heizgase angeordneten, mit Heizgasschächten (7) und Heizwasserkanälen (8,9) versehenen Keramikplatten (6) besteht wobei eine Heizwasserströmung von der untersten, an den Heizungsrücklauf (10) angeschlossenen zur obersten, an den Kesselwasserraum (12) angeschlossenen Keramikplatte erfolgt. 3. Zentralheizungskessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwasserkanäle (8,9) aus quer verlaufenden, in Sammelkanäle (8) einmündenden Bohrungen (9) bestehen. 4. Zentralheizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizgaszug aus in Strömungsrichtung der Heizgase angeordneten, mit Heizgas schächten und Heizwasserkanälen versehenen Keramikplatten besteht. 5. Zentralheizungskessel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkanäle (8) benachbarter Keramikplatten (6) wechselseitig durch aussen aufgesetzte Krümmer (11) miteinander verbunden sind. 6. Zentralheizungskessel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmer (11) durch Zuganker (17), welche die Sammelkanäle (8) durchdringen, mit den Keramikplatten (6) verspannt sind. 7. Zentralheizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizgaszug (2) aus Keramikrohren (6') zur Ausbildung von vertikalen Heizgasschächten (7) besteht, welche den durch eine obere und untere Keramikplatte (19, 20) begrenzten Bereich (17) zwischen Brennkammer (1) und Sammler (13) durchziehen. 8. Zentralheizungskessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikrohre (6') flüssigkeitsdicht mit den Keramikplatten (19,20) verbunden sind. 9. Zentralheizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (1), der Heizgaszug (2) und der Sammler (13) durch Zuganker (16) miteinander verbunden sind.

Inventors: BECHTUM, LOTHAR, DIPL.-ING., DECKERT, LOTHAR, DIPL.-ING., DWORAK, ULF, DR., DIPL.-MIN., FAUST, HANS JOACHIM, DIPL.-ING., JUNG, ANTON LADISLAUS, DIPL.-ING., NOACK, ROLF, DR. ING., OLAPINSKI, HANS, DR., DIPL.-CHEM., STILLER, NORBERT, DR. RER. NAT.
Applicants: BUDERUS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: F24H1
IPC codes: F24H8, F28F21