DD280375A1

DD280375A1 - HOT WATER PREPARATION WITH LINE DEVICE

Info

Publication number: DD280375A1
Application number: DD32617789A
Authority: DD
Inventors: Klaus Beuthner; Werner Florl; Eberhard Gottschling
Original assignee: Ve Kom Haus U Kuechengeraete S
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-07-04

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausstattung von Warmwasserbereitern auf der Basis fester Brennstoffe fuer Landwirtschaft, Industrie und vorwiegend fuer den Haushalt. Erfindungsgemaess werden Kohlebadeoefen mit einer im Wasserraum befindlichen Leiteinrichtung bestueckt, die waehrend des Heizvorganges zu einer Wasserumwaelzung fuehrt. Die Leiteinrichtung wird in einem definierten Abstand von den Heizflaechen Unterboden und Rauchrohr angebracht. Sie bewirkt ueber eine untere und obere Oeffnung einen Wasseraustausch nach dem Schwerkraftprinzip. Bei der Ausruestung des Warmwasserbereiters in der bekannten Form des Kohlebadeofens mit der erfindungsgemaessen Leiteinrichtung werden die Qualitaetsmerkmale des Erzeugnisses nicht negativ beeinflusst; es erhaelt aber durch einen verbesserten Wirkungsgrad eine Gebrauchswerterhoehung. FigurThe invention relates to the equipment of water heaters based on solid fuels for agriculture, industry and mainly for the household. According to the invention, coal bath furnaces are equipped with a guide device located in the water space, which leads to a water circulation during the heating process. The guide is installed at a defined distance from the heating surfaces underfloor and flue pipe. It causes via a lower and upper opening a water exchange according to the principle of gravity. In the equipment of the water heater in the known form of the coal furnace with the inventive guide the quality characteristics of the product are not adversely affected; but it gets by an improved efficiency, a Nutzwerthoehung. figure

Description

Field of application of the invention

Die Eiiihdung betrifft Warmwasserbereiter auf Basis fester Brennstoffe für Landwirtschaft, Industrie und Haushalt, z. B. Kohlebadeöfen.The Eiiihdung concerns hot water heater based on solid fuels for agriculture, industry and household, z. B. coal baths.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Allgemeiner Trend der Entwicklung von Warmwasserbereitern auf Basis fester Brennstoffe ist insbesondere auf Verbesserung des Wirkungsgrades, Senkung des Brennstoffverbrauches, Verkürzung der Anheizzeit, Senkung der Schadstoffe im Rauchgas, vereinfachte Reinigung von Feuerraum und Flammrohr unter Beibehaltung der zulässigen Abgastemperatur, gerichtet.The general trend in the development of hot water heaters based on solid fuels is aimed in particular at improving the efficiency, reducing fuel consumption, shortening the heating time, reducing the pollutants in the flue gas, simplified cleaning of the combustion chamber and flame tube while maintaining the permissible exhaust gas temperature.

Dabei bemüht man sich, den Materialeinsatz zu verringern und gleichzeitig die Zuverlässigkeit bzw. Lebensdauer zu erhöhen.One endeavors to reduce the use of materials and at the same time to increase the reliability or service life.

Bei bekannten Lösungen werden diese einzelnen Komponenten mit unterschiedlichem Erfolg, technologischem Aufwand und Materialeinsatz ausgeführt.In known solutions, these individual components are executed with varying degrees of success, technological effort and use of materials.

Eine bekannte Gruppe von Lösungen beschäftigt sich mit der Vergrößerung der Heizfläche, insbesondere im Flammrohrbereich.A known group of solutions deals with the enlargement of the heating surface, in particular in the flame tube area.

Varianten dazu sind einmal Kohlebadeöfen mit besonders langem Flammrohr und damit langgestrecktem Wasserraum, bzw. Kohlebadeöfen mit mehreren parallel wirkenden Flammrohren.Variants are once coal bath ovens with a particularly long flame tube and thus elongated water space, or coal bath ovens with several parallel-acting flame tubes.

Diese Lösungen haben den gemeinsamen Nachteil eines ungünstigen Verhältnisses von Wasservolumen zu Gesamtoberfläche und damit eines hohen Materialeinsatzes.These solutions have the common disadvantage of an unfavorable ratio of water volume to total surface and thus a high material usage.

Die langgestreckte Ausführung mit einem Flammrohr hat dabei noch den Nachteil der schwierigen Handhabbarkeit im Herstellungsprozeß, und Varianten mit mehreren Flammrohren ergeben zusätzlich lange Fü^enähte und damit hohen technologischen Aufwand, um Dichtheit, Korrosionsschutz sowie hohe Lebensdauer zu sichern; die Flammrohrreinigung ist erschwert. Eine andere bekannte Gruppe von Lösungsvorschlägen bemüht sich nicht, die Heizflächen zu vergrößern, sondern durch Einbringen von sogenannten wendeiförmigen Einhängen in das Flammrohr den Weg der Rauchgase im Flammrohr zu verlängern.The elongated design with a flame tube still has the disadvantage of difficult handling in the manufacturing process, and variants with multiple flame tubes also result in long seams and thus high technological complexity to ensure tightness, corrosion protection and long service life; the flame tube cleaning is difficult. Another known group of proposals does not endeavor to increase the heating surfaces, but to extend the path of the flue gases in the flame tube by introducing so-called helical hooks in the flame tube.

Diese Lösungen finden aber in der Praxis keine Anwendung, da sie einen sehr hohen Schornsteinzug erfordern, bei der besonders verbreiteten Anwendung von Braunkohlenbriketts-einem sogenannten langf lammigen Brennstoff-zu starker Erhöhung der unerwünschten Bestandteile im Rauchgas führen und durch Neigung zu starker Verschmutzung sowie schlechter Reinigungsmöglichkeiten, Wirkungsgradverbesserungen bereits nach kurzer Zeit nicht mehr nachweisbar sind.However, these solutions are not used in practice, as they require a very high chimney draft, lead in the widespread use of lignite briquettes-a so-called langf lammigen fuel-too strong increase of undesirable components in the flue gas and by tendency to heavy pollution and poor cleaning options , Efficiency improvements are no longer detectable after a short time.

Eine weitere bekannte Lösung befaßt sich nicht vordergründig mit der Heizflächenvergrößerung oder Veilängerung der Rauchgaswege im Flammrohr, sondern versucht durch Einbringen eines geneigten Wärmetauschers in den Feuerraum und dem entsprechenden Anschluß am Unterboden und an einem höher gelegenen Punkt im Wasserraum auf eine Umwälzung des Wassers nach dem Schwerkraftprinzip im Wasserraum Einfluß zu nehmdn.Another known solution is not superficially concerned with the Heizflächenvergrößerung or Veilängerung the flue gas paths in the flame tube, but tried by introducing an inclined heat exchanger in the furnace and the corresponding connection to the subsoil and at a higher point in the water space on a circulation of water by the gravity principle in the water area to take influence.

Dabei wird die Heizflächenvergrößerung durch den Wärmetauscher teilweise durch Abschattung der Heizfläche Unterboden wieder kompensiert und besondere Nachteile treten bei der Reinigung und Selbstreinigung der Heizflächen von Verbrennungsrückständen auf.The Heizflächenvergrößerung is compensated by the heat exchanger partially shading the heating surface underbody again and special disadvantages occur in the cleaning and self-cleaning of the heating surfaces of combustion residues.

Die Flammenbildung bei Verbrennung von Braunkohlenbriketts als Hauptbrennstoff erfolgt oberhalb des Wärmetauschers im oberen Teil des Flammrohres.The combustion of lignite briquettes as main fuel takes place above the heat exchanger in the upper part of the flame tube.

Der Wärmetauscher muß dicht, korrosionsgeschützt, an die Lebensdauer des Wasserbehälters angepaßt, an diesen angeschlossen werden, was zusätzliche Fügevorgänge und eine technologisch aufwendige Konstruktion erfordert.The heat exchanger must be tight, protected against corrosion, adapted to the life of the water tank, connected to this, which requires additional joining operations and a technologically complex construction.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dabei beim Einbringen eines wirkungsvollen Korrosionsschutzes der Innenflächen des Wärmetauschers.Particular difficulties arise when introducing an effective corrosion protection of the inner surfaces of the heat exchanger.

Unvollständiger, direkter Korrosionsschutz führt zu erheblicher Vergrößerung der erforderlichen Opferanode oder Verkleinerung der Wartungsabstände der Opferanoden, bzw. ist die Opferanode infolge der geometrischen Beschaffenheit des sich bildenden elektrischen Systems nur bedingt wirksam.Incomplete, direct corrosion protection leads to a significant increase in the required sacrificial anode or reduction of the maintenance intervals of the sacrificial anodes, or is the sacrificial anode due to the geometric nature of the forming electrical system only partially effective.

Durch Einbringen des Wärmetauschers in den Feuerraum wird der Verbrennungsvorgang yestört, d. h., die Flammen wei den gebrochen und es ergibt sich eine Erhöhung unerwünschter Bestandteile im Rauchgas.By introducing the heat exchanger into the combustion chamber, the combustion process is disrupted, i. h., The flames know the broken and there is an increase in undesirable components in the flue gas.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Warmwasserbereiter auf der Basis fester Brennstoffe so auszurüsten, daß er einen erhöhten Wirkungsgrad erhält, ohne einen negativen Einfluß auf dieThe aim of the invention is to equip a hot water heater based on solid fuels so that it receives an increased efficiency, without a negative impact on the

- Bedienung und Wartung- Operation and maintenance

- Lebensdauer- Lifespan

- einzusetzende Brennstoffmenge- Amount of fuel to be used

- Umweltbelastung- Ecological damage

- Gesamtwärmeleistung zu nehmen.- to take total heat output.

Außerdem soll durch die erfindungsgemäße Erhöhung des Wirkungsgrades nur ein geringer materieller und technologischer Mehraufwand entstehen, der das Verhältnis von Gebrauchswertsteigerung zur Aufwandsvergrößerung optimal hält.In addition to be created by the inventive increase in efficiency only a small material and technological overhead, which optimally holds the ratio of utility value to increase the cost.

Explanation of the essence of the invention

Bei der Herstellung von Warmwasserbereitern wurde bisher fast ausschließlich davon ausgegangen, daß ihr Warmwasser passiv, also mit einem trägen Wärmeumschichtungsprozeß von unten nach oben bereitet wurde.In the production of water heaters has been almost exclusively assumed that their hot water was prepared passively, ie with an inert heat Umschichtungsprozeß from bottom to top.

Die Bemühungen der Herstoller gingen bisher vorwiegend dahin, den Materialeinsatz bei der Herstellung zu verringern, die Zuverlässigkeit des Erzeugnisses zu erhöhen und die Lebensdauer zu vergrößern.So far, the efforts of the herstoller have mainly been to reduce the use of materials in the production, to increase the reliability of the product and to increase the service life.

Versuche, den Wirkungsgrad der Wassererwärmung zu verbessern, führten über eine Vergrößerung der Heizflächen und über den Einsatz von Wärmetauschern außerhalb des Nutzwasserraumes.Attempts to improve the efficiency of water heating led to an increase in the heating surfaces and the use of heat exchangers outside of the working water space.

Diese konstruktiven Veränderungen brachten Probleme bei der Serienfertigung, vor allem bei der Innenemaillierung und der schweißtechnischen Bearbeitung.These structural changes brought problems in mass production, especially in the internal enamelling and the welding processing.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene technische Lösung des Wärmeaustausches über eine im Nutzwasserbehälter angebrachte Leiteinrichtung führt zu einor befriedigenden und aus der heutigen Sicht optimalen Lösung bei der Warmwasserbereitung besonders in Kohlebadeöfen.The inventively proposed technical solution of heat exchange via a mounted in the water tank guide leads to einor satisfying and optimal from today's point of view in the hot water, especially in coal baths.

Das wird erreicht über eine im Nutzwasserraum dieses traditionellen Warmwasserbereiters angebrachte Wasserumwälzeinrichtung - im Folgenden Leiteinrichtung genannt - die an die Geometrie der Heizflächen Unterboden und Flammrohr angepaßt ist und mit dem Unterboden des Behälters eine unter': Öffnung zum «altwassereintritt und mit dem oberen Teil des Flammrohres eine obere Öffnung für den Warmwasseraustritt bildet.This is achieved by means of a water circulation device installed in the working water space of this traditional water heater - hereinafter referred to as guide device - which is adapted to the geometry of the heating surfaces underbody and flame tube and to the underbody of the vessel under ': opening to the' inlet and to the upper part of the flame tube forms an upper opening for the hot water outlet.

Das sich hierbei herausbildende geschlossene thermische System zwischen Leiteinrichtung und den Heizflächen Unterboden und Flammrohr sowie der Leiteinrichtung und dem äußeren Wasserraum führen zu einer Umwälzung des Wasservolumens nach dem Schwerkraftprinzip.The resulting closed thermal system between the guide and the heating surfaces underbody and flame tube and the guide and the outer water space lead to a circulation of the water volume by the gravity principle.

Dadurch wird erreicht, daß immer wieder kälteres Wasser an die Heizfläche herangeführt, aufgeheizt und weitertransportiertThis ensures that always brought colder water to the heating surface, heated and transported on

Die Temperaturdifferenz zwischen den Heizflächen und dem ständigen thermischen Wassertransport führen zu einer schnellen und wirkungsvollen Wassererwärmung.The temperature difference between the heating surfaces and the constant thermal water transport lead to a rapid and effective water heating.

Die sich durch den Wassertransport ständig einstellende maximale Temperaturdifierenz zwischen Wasser und Heizflächen bewirkt einen optimalen Energieentzug des Energieträgers.The maximum temperature difference between water and heating surfaces, which is constantly adjusted by the water transport, causes optimal energy extraction of the energy source.

Durch d e Vermeidung von konstruktiven Einbauten im Feuerraum wird eine ungestörte Verbrennung im Verbrennungstrakt „Feuer'aum-Flammrohr" garantiert. Daraus ergibt sich eine minimale Umweltbelastung, ein geringer Verschmutzungsgrad im Bereicn des Flammrohres und eine günstige Reinigungsmöglichkeit in den Verbrennungsräumen.By avoiding constructive installations in the combustion chamber, undisturbed combustion is guaranteed in the combustion chamber "Feuer'aum-Flammrohr." This results in a minimal environmental impact, a low degree of contamination in the area of the flame tube and a favorable cleaning possibility in the combustion chambers.

Der Einbau der Leiteinrichtung in den Wasserraum stellt keine zusätzlichen Anforderungen an die Dichtheit und kann mit den bekannten und in Anwendung befindlichen Verfahren korrosionsgeschützt worden.The installation of the guide into the water space does not impose any additional requirements on the tightness and can be protected against corrosion by the known and used methods.

Ausführungsbeispielembodiment

In Figur 1 ist ein Warmwasserbereiter für feste Brennstoffe mit Leiteinrichtung 5 dargestellt.FIG. 1 shows a hot water heater for solid fuels with a guide 5.

Der Warmwasserbereiter besteht sus dem nur teilweise dargestellten Feuerraum 1 mit der Heizfläche Unterboden 2, dem Wasserraum 3 mit der Heizfläche Flammrohr 4 und dem sich aus der Anordnung Leiteinrichtung 5 und Flammrohr 4 sowie Unterboden 2 gebildeten Sektor zwischen Unteröffnung 7 und Oberöffnung 6.The water heater is sus to the only partially shown combustion chamber 1 with the heating surface subfloor 2, the water chamber 3 with the heating flame tube 4 and formed from the arrangement guide 5 and flame tube 4 and underbody 2 sector between the lower opening 7 and upper opening. 6

Der Abstand zwischen Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 ist bei einer Warmwasserbereitung mittels Kohlebadeofen zweckmäßigerweise 5-10cm.The distance between the guide 5 and the heating surfaces 2 and 4 is expediently 5-10 cm in a hot water preparation by means of coal bath.

Beim Heizvorgang im Feuerraum 1 erwärmt sich das Wasser zwischen der Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 und den Öffnungen 7 und 6.During the heating process in the combustion chamber 1, the water is heated between the guide 5 and the heating surfaces 2 and 4 and the openings 7 and 6.

Es beginnt die Umwälzung des Gesamtwasservolumens.It begins the revolution of the total water volume.

Dabei wird immer wieder kälteres Wasser zwischen Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 geführt und das erwärmte Wasser in den Bereich außerhalb der Leiteinrichtung 5 transportiert.Here, always colder water between the guide 5 and the heating surfaces 2 and 4 out and transported the heated water in the area outside of the guide 5.

Da die Leiteinrichtung 5 selbst keinen Druck aufnehmen muß und gegenüber dom Wasserraum nicht besonders abzudichten ist, ergeben sich keine besonderen Anforderungen an Materialdicken und Korrosionsschutz.Since the guide 5 itself does not have to absorb pressure and is not particularly impermeable to dom water space, there are no special requirements for material thickness and corrosion protection.

Die Lebensdauer eines Warmwasserbereiters wird durch den Einbau der Leiteinrichtung 6 nicht beeinträchtigt.The life of a water heater is not affected by the installation of the guide 6.

Claims

Water heater mainly based on solid fuels, characterized in that in the water space (3) adapted to the geometry of the heating surfaces underbody (2) and flue pipe (4), a guide (5) at a distance from the heating surfaces underbody (2) and flue pipe (4 ) is mounted, thereby between underbody (2) and guide (5) a lower opening (7) and between the smoke tube (4) and the guide (5) an upper opening (6) is formed.

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