DE10002894A1 - Wasserheizer - Google Patents
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Abstract
Wasserheizer mit einem mit einem Brenner (5) versehenen Brennraum (9), in dem auch ein Wärmetauscher (2) in Form einer Rohrwendel (3) angeordnet ist, wobei der Brenner (5) im wesentlichen zentral im Brennraum (9) angeordnet ist und von der Rohrwendel (3) umgeben ist. Um einen guten Wärmeübergang zu erreichen, ist vorgesehen, daß das Rohr der Rohrwendel (3) einen unrunden Querschnitt aufweist, wobei die Breite der Spalte (11) zwischen den einzelnen Windungen der Rohrwendel (3) von der dem Brenner (5) zugekehrten Seite radial nach außen bis zu einem Minimum abnimmt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des
unabhängigen Anspruches.
Bei bekannten derartigen Wasserheizern ist die Rohrwendel des Wärmetauschers aus
einem Rohr mit ovalem Querschnitt oder an den gegenüberliegenden Seiten abgeflachten
Seiten hergestellt. Dabei verbleiben zwischen den einzelnen Windungen der Rohrwendel
Spalte, die im wesentlichen konstant sind über die gegenüberliegenden Seiten benachbarter
Rohrwendel.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß auf der dem Brenner zugewandten Seite ein
hoher spezifischer Wärmeeintrag erfolgt, der sich aus der Wärmestrahlung des Brenners
sowie dem konvektiven Wärmeübergang vom Rauchgas auf die Wand des Wärmetauschers
zusammensetzt. Aufgrund der zusammengesetzten Belastung erhöht sich die
Wassertemperatur des Heizwassers lokal derart, daß die Siedeneigung sowie die
Verkalkungsneigung des Wärmetauschers signifikant steigt.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil der bekannten Lösung zu vermeiden und einen
Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch eine gleichmäßige
Verteilung des Wärmeeintrags auf das Heizwasser auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die
kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß der konvektive
Wärmeübergang auf der brennerzugewandten Seite des Wärmetauschers reduziert wird,
womit sich eine Verringerung des gesamten Wärmeeintrags auf dieser Seite ergibt. Dadurch
ergibt sich eine signifikante Verringerung der Siedeneigung und der Verkalkungsneigung
des Wärmetauschers.
Desweiteren ist durch die vorgeschlagenen Maßnahmen sichergestellt, daß sich die Spalte
zwischen den einzelnen Windungen der Rohrwendel in Durchströmungsrichtung der
Brenngase derart verengen, daß der Effekt der Abkühlung der Brenngase und der damit
verbundenen Erhöhung der Dichte der Brenngase und der damit verbundenen
Verminderung der Durchströmungsgeschwindigkeit kompensiert werden kann. Damit wird
die brennerseitige Verringerung des konvektiven Wärmeeintrags ausgeglichen.
Durch die Merkmale des abhängigen Anspruches ergibt sich der Vorteil, daß ein solcher
Querschnitt des Rohres durch entsprechende Verformung eines Rohres mit rundem
Querschnitt hergestellt werden kann und mit relativ geringem Aufwand zu einer Rohrwendel
gebogen werden kann.
Dabei ist auch sichergestellt, daß sich die Verengung der Spalte zwischen benachbarten
Windungen der Rohrwendel über einen sehr großen Bereich der radialen Erstreckung der
Spalte erstreckt.
Dadurch ist eine sich über den weitaus größten Teil der radialen Erstreckung der Spalte
weitgehend konstante Strömungsgeschwindigkeit der Brenngase sichergestellt. Damit ist
auch ein sehr guter Wärmeübergang sichergestellt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen
erfindungsgemäßen Wasserheizer zeigt.
Bei dem dargestellten zylindrischen Wasserheizer mit in Betriebsstellung liegender
Längsachse ist in einem Brennraum 9 ein zylindrischer Brenner 5 zentral angeordnet und
erstreckt sich im wesentlichen koaxial zum zylindrischen Brennraum 9.
Dieser eine Stirnwand 6 des Brennraumes 9 durchsetzende Brenner 5 ist im wesentlichen
zylindrisch ausgebildet und weist im Bereich seines Mantels 12 Ausströmöffnungen 10 auf,
über die ein Gas-Luftgemisch aus dem Inneren 13 des Brenners 5 in den Brennraum 9
austreten und dort verbrannt werden kann.
Der Brenner 5 ist von einem Wärmetauscher 2 im Abstand 14 umgeben, der als eine
Rohrwendel 3 ausgebildet ist. Dabei weist das Rohr der Rohrwendel 3 einen im
wesentlichen birnenförmigen Querschnitt auf.
Der Querschnitt des Rohres ist an der dem Brenner 5 zugekehrten Seite der Rohrwendel 3
schmaler als in dem radial äußeren Abströmbereich der Rauchgase des Brenners. Dadurch
verbleiben zwischen benachbarten Windungen der Rohrwendel 3 Spalte 11, die sich von der
dem Brenner 5 zugekehrten Innenseite radial nach außen bis auf ein Minimum verengen
und sich nur über einen sehr kleinen Bereich der radialen Erstreckung des Querschnittes
des zur Herstellung der Rohrwendel 3 verwendeten Rohres verbreitern.
Zwischen der zylindrischen äußeren Wand 4 des Brennraumes 9 und der Außenseite der
Rohrwendel 3 verbleibt ein Spalt 15, über den die abgekühlten Brenngase des Brenners 5 in
Richtung einer Abströmöffnung 7 in einer Rückwand 1 des Brennraumes 9 abströmen
können. Diese Abströmöffnung 7 ist durch ein in einem Abstand 16 von der Rückwand 1
angeordnetes Trennelement 8 abgedeckt, das sich im wesentlichen über den gesamten
lichten Innenraum 9 der Rohrwendel 3 erstreckt und sicherstellt, daß die Brenngase nur
durch die Spalte 11 der Rohrwendel 3 abströmen können.
Claims (2)
1. Wasserheizer mit einem mit einem Brenner (5) versehenen
Brennraum (9) in dem auch ein Wärmetauscher (2) in Form
einer Rohrwendel (3) angeordnet ist, wobei der Brenner (5) im
wesentlichen zentral im Brennraum (9) angeordnet ist und von
der Rohrwendel (3) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr der Rohrwendel (3) einen unrunden Querschnitt
aufweist, wobei die Breite der Spalte (11) zwischen den
einzelnen Windungen der Rohrwendel (3) von der dem Brenner
(5) zugekehrten Seite radial nach außen bis zu einem Minimum
abnimmt.
2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr der Rohrwendel (3) im Querschnitt birnenförmig
ausgebildet ist.
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