DE1935309B - Warmwasserbereiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit einem Wasserbehälter und einem darin angeordneten Wärmeaustauscher, der mit einem Verbrennungsraum verbunden und von Heizgaskanälen und Wasserleitungen durchsetzt ist.

Ein Warmwasserbereiter dieser Bauart ist bereits bekannt (schweizerische Patentschrift 176 852). Ein anderer bekannter Warmwasserbereiter (schweizerische Patentschrift 84 570) weist einen Kessel auf, in dem ein gewundenes Brenngasabzugsrohr eingesetzt ist, das als Wärmeaustauscher dient, wobei jedoch innerhalb dieses Wärmeaustauschers keine Flüssigkeitsbzw. Wasserleitung vorgesehen ist, so daß lediglich im Kessel befindliches Wasser erhitzt werden kann. Dieser Warmwasserbereiter besitzt auf Grund der geringen Wärmeaustauscherfläche einen niedrigen Wirkungsgrad.

Bei einer weiteren Vorrichtung zur Flüssigkeitserhitzung (schweizerische Patentschrift 104 499) ist eine ringförmige Heizkammer vorgesehen, deren Wandungen aus Flüssigkeitsrohrleitungen bestehen. Der ab- 5s steigende Brenngasabzug wird jedoch nicht auf allea Seiten von wasserführenden Wandungen begrenzt, vielmehr wird hier die größere Grenzwandung durch eine Gehäusewandung gebildet, die sich praktisch auf der Temperatur der Umgebungsluft befindet. Da hierbei die absteigenden Brenngase eine große Wärmemenge an die umgebende Luft abgeben, ist der Gesamtwirkungsgrad gering; darüber hinaus steht auch eine vergleichsweise geringe Zugkraft für die Brenngase zur Verfügung.

Bei einem anderen bekannten Warmwasserbereiter (schweizerische Patentschritt 169 619) ist ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der an seinem unteren Ende einen Brenner aufweist und von Flüssigkeitsrohren durchsetzt wird. Außerdem werden bei diesem bekannten Warmwasserbereiter die Heizgase nur in einem Zug von unten nach oben bewegt Es ist auch bereits ein Gasboiler bekannt (schweizerische Patentschrift 263 898), bei dem die Berenngase im Wärmeaustauscher geradlinig von unten nach oben geführt werden. Innerhalb des Wärmeaustauschers ist ein zweiter konzentrischer Flüssigkeitskessel angeordnet, den die Brenngase koaxial umströmen.

Da das bei herkömmlichen Warmwasserbereitem normalerweise angewandte Verbrennungsverfahren auf der Aufwärtsströmung des Verbrennungsgases beruht, weiche ihrerseits dem Durchmesser und der irei.v »!„ο riaiiiiii.-. υ/Lw. oenornsiems unmittelbar proportional ist, kann bei einem durch Verbrennungsgase beheizten Warmwasserbereiter die Luftzufuhr und die Kohlendioxydabfuhr notwendigerweise nicht sehr gleichmäßig erfolgen, so daß es ziemlich schwierig ist, eine Verbrennung und Wärmeabsorption mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad zu erreichen; zur Verbesserung dieser Bedingungen wird meist ein sorgfältig ausgelegter Schornstein benötigt.

Bei einem durch Verbrennungsgas beheizten Warmwasserbereiter (USA.-Patentschrift 3 358 651) wird zur Behebung dieser Nachteile neben der Gewährleistung einer gleichmäßigen Wärmeverteilung eine spezielle Kühlung des Verbrennungsgases vorgenommen. Damit jedoch das Heizgas während seiner Abwärtsströmung durch den Heizungsraum sowohl die Flächen des wärmeabsorbierenden Körpers als auch den inneren Zylinder längs jeder Ecke beider Flächen gleichmäßig berühren kann, muß bei dieser Konstruktion der im wärmeabsorbierenden Körper angeordnete Innenkörper neben dem Abgasauslaß näher am wärmeabsorbierenden Körper angeordnet sein, als an dem vom Abgasauslaß entfernten Abschnitt. Außerdem muß neben dem Konvektions-Kopplungsabschn.'tt eine entsprechende Wirbelplatte vorgesehen sein, woraus sich große Schwierigkeiten bei der Konstruktion und Herstellung ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Warmwasserbereiters, bei dem der Wirkungsgrad dadurch verbessert werden soll, daß einerseits der auf Brenngase einwirkende Druckunterschied, welcher die Durchsetzung der Brenngase durch den Wärmeaustauscher bestimmt, erhöht wird, und andererseits der Wärmeaustauscher zwischen den Brenngasen und der Flüssigkeit optimal ausgelegt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmeaustauscher eine schrägverlaufende flache Wasserleitung aufweist, deren unterer Teil mit der Wandung des Wärmeaustauschers einen sich nach oben verengenden halbzylindrischen Verbrennungsraum und deren oberer Teil mit der Wandung des Wärmeaustauschers einen sich nach unten erweiternden halbzylindrischen Verbrennungsraum begrenzt.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform sind am Umfang des Wärmeaustauschers in die Seitenwandungen mündende senkrechte Flüssigkeitsleitungen angeordnet.

Erfindungsgemäß kann der Wärmeaustauscher und/oder die Wasserleitung aus Rohren bestehen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Erhöhung des Wirkungsgrads ohne äußere Maßnahmen, wie die Konstruktion eines speziellen Schornsteins od. dgl., erfolgt.

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Die Erfindung wird an Hand von Ausfuhrungsbei- dende Heizgas in den Verbrennungsraum 5 eintritt

spielen näher erläutert. Es zeigt und diesen in Abwärtsrichtung durchströmt Bei die-

F ig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wannwas- ser Abwärtsströmung durch den Verbrennungsraum 5

serbereiter, überträgt das Heizgas Wärme auf den mittleren Flä-

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in 5 chenabschnitt3 des Wärmeaustauschers4, den nach Fig. 1, außen gekehrten Teil des inneren lotrechten Körpers F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte 10' und den nach außen gerichteten oberen Teil 14 der Ausführungsform eines Warmwasserbereiters, Wasserleitung 6. Nachdem das Heizgas den Verbren-

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine weiter abge- nungsraum 5 durchströmt hat, wird es an einem Auswandelte Ausführungsfonn eines Warmwasserbereiio laß 8 gesammelt, um über einen Abgaskanal bzw. ters. Schornstein 17 an die Umgebungsatmosphäre abge-

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- führt zu werden,

rungsform ist ein zylindrischer Wärmeaustauscher 4 Während das Heizgas Ln Verbrennungsraum 15

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schnitt 2 und einem randnahen Flächenabschnitt 3 15 nunjsraum 5 abwärts strömt, wird der Gasstrom

konzentrisch im Gehäuse 1 ei-ies Warmwasserberei- durch die Teile 13 und 14 : .r flachen Wasserleitung 6

ters angeordnet. Der untere Abschnitt des Wärme- sowie die Teile der lotrechten Körper 10,10' zu einem

austauschers 4 ist offen bzw. hat konkave Gestalt. gleichmäßigen Strom zusammengefaßt, so daß sich

Im Inneren des Wärmeaustauschers 4 ist eine ge- eine gleichmäßige Wärmeverteilung ai'f alle wärmeneigte flache Wasserleitung 6 angeordnet, an deren 20 absorbierenden Teile sowie ein erhöhter Wirkungseiner Seite ein sich nach oben verengender, halbzy- grad dieser Teile ergeben.

lindrischer Verbrennungsraum 15 und an der anderen Da das Oberteil der flachen Wasserleitung 6 über

Seite ein sich nach oben erweiternder zweiter Ver- den Verbindungskanal 9 mit dem oberen Flächenab-

brennungsraum 5 vorgesehen ist. Das Heizgas steigt schnitt 2 des Wärmeaustau?chers 4 verbunden ist und

anfänglich vom Verbrennungsort durch den zylin- 25 außerdem die Oberteile der inneren lotrechten Körper

drischen Verbrennungsraum 15 aufwärts und strömt 10, 10' mit dem mittleren Flächenabschnitt 3 des

anschließend durch den zweiten Verbrennungsraum 5 Wärmeaustauschers 4 verbunden sind, kann das in der

abwärts. Wasserleitung 6 und in den lotrechten Körpern 10,10'

Das untere Ende der flachen Wasserleitung 6 ist an durch Wärmeabsorption erwärmte Wasser schnell eine Kühlwasser führende Leitung 7 angeschlossen, 30 und widerstandsfrei nach oben strömen, wodurch die deren anderes Ende mit dem Unterteil des mittleren Strömung des Warmwassers im Warmwasserbereiter Flächenabschnitts 3 des Wärmeaustauschers 4 ver- wesentlich verbessert wird. Hierdurch wird der bunden ist. Das obere Ende der Wasserleitung 6 weist Brennstoffverbrauch wesentlich herabgesetzt und einen Verbindungskanal 9 auf, der seinerseits mit dem Warmwasser oder Heißdampf beliebiger Temperatur oberen Flächenabschnitt 2 des Wärmeaustauschers 4 35 kann schnell und einfach erhalten werden. Das Wannverbunden ist. Auf diese Weise zirkuliert das Wasser wasser bzw. der Heißdampf kann über einen am auf Grund von Konvektion von der Leitung7 durch Oberteil des Gehäuses 1 vorgesehenen Warmwasserdie Wasserleitung 6 in den Raum zwischen dem obe- bzw. Heißdampfhahn 18 abgegeber» werden. Weiterren Flächenabschnitt 2 und dem unteren Abschnitt hin ist im Gehäuse 1 eine mit d-;m Verbrennungsraum bzw. der unteren Wand des Gehäuses 1. 4° 15 kommunizierende Brennraumöffnung 19 vorgese-

Längs der Innenfläche des mittleren Flächenab- hen.

Schnitts 3 des Wärmeaustauschers 4 sind mehrere in- Die flache Wasserleitung 6 und gegebenenfalls auch

nere Körper 10, 10' lotrecht angeordnet, die an ihren der zylindrische Wärmeaustauscher 4 können durch

oberen Enden zu dem Oberteil des Flächenab- parallel angeordnete Rohre gebildet sein. In diesem

Schnitts 3 einen Verbindungskanal 11 aufweisen, wäh- 45 Fall ist auf der Außenfläche der Wasserleitung 6 ein

rend ihre unteren Enden über Kühlwasser führende Abdeckrohr bzw. Zylinder montiert, um hierdurch die

Flüssigkeitsleitungen 12 mit dem Unierteil des Flä- Abwärtsverteilurig der Wärme zu verbessern oder ent-

chenabschnitts 3 in Verbindung stehen. sprechend zu regeln.

Am Unterteil des Gehäuses 1 ist ein Anschlußstut- Die vorstehende Beschreibung bezieht sich haupt-

zen 16 für ein Wasser-Speiserohr vorgesehen, durch 50 sächlich auf eine auf einen Warmwasser-Boüer ange-

das Kühlwasser in den Raum zwischen Gehäuse und wandte Ausführungsfonn der Erfindung. Die Erfin-

Wärmeaustauscher geführt wird. Auf Grund der Kon- dung ist jedoch nicht auf eine solche Konstruktion be-

vektion zirkuliert das Kühlwasser vom Inneren der schränkt, sondern kann unter Gewährleistung wesent-

Wasserleitung 6 und zu den lotrechten Körpern 10, lieh verbesserter Ergebnisse auf jeden beliebigen 10'. Das Wasser fließt entlang der Flüssigkeitsleitun- 55 Warmwasserbereiter angewandt werden,

gen 12 und anschließend über die Verbindungska- In F i g. 3 ist die Erfindung in Anwendung auf ein

näle 9 und 11. Warmwassergerät mit einer Bodenfläche 20, einem

Im unteren Teil des Verbrennungsraums 15 ist ein Griff 21 unJ einem Deckel 22 dargestellt, während nicht dargestellter Brenner angeordnet. Das von die- F i g. 4 die Erfindung in Anwendung auf einen Schnellsem Brenner erzeugte Heizgas strömt an dem einwärts 60 Warmwasserbereiter mit einem Brenner 23, der Gas gekehrten unteren Teil 13 der Wasserleitung 6, am oder Petroleum als Brennstoff verwendet, einem auswärts gekehrten Teil des inneren Körpers 10 und Brennstoff-Zuleitungsrohr 24, einem Wasseram oberen Fläclu-uabschnitt 2 des Wärmeaustau- Absperrventil 25, einem Brennstoff-Absperrventil 26 schers 4 vorbei, um die Wärme auf diese Glieder zu und einem Regelventil 27 veranschaulicht. Eine näübertragen. 65 here Beschreibung dieser Ausführungsform erübrigt

Infolge der Wärmeabsorption durch Teile der Was- sich, da das Verbrennungsprinzip, die Konstruktion

serleitung bzw. des inneren Körpers entsteht ein Tem- und die Heizergebnisse ähnlich sind wie bei dem vorperaturgefälle, wodurch das kühler und schwerer wer- her beschriebenen Warmwasserbereiter.

Aus der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, daß der Strömungsverlauf des Heizgases in einem Warmwasserbereiter durch Wärmeabsorption zusätzlich zur Anwendung eines besonderen Verbrennungsverfahrens wesentlich verbessert werden kann, bei welchem der zu erwärmende Körper gleichmäßig auf die Strömung verteilt ist, so daß die Abfuhr von Kohlendioxid und die Zufuhr der für die Verbrennung erforderlichen Luft gleichmäßig erfolgen können und eine vollständige

Verbrennung und ein hoher thermischer Wirkungsgrad gewährleistet werden.

Aus diesem Grund kann Warmwasser oder Dampf jeder beliebigen Temperatur schnell geliefert werden, so daß hierdurch der Brennstoffverbrauch beträchtlich herabgesetzt wird.

Außerdem ist der erfindungsgemäße Warmwasserbereiter sehr einfach aufgebaut, so daß seine Herstellung einfach ist und sich seine Reinigung ohne Schwierigkeit durchführen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 935 Patentansprüche:

1. Warmwasserbereiter mit einem Wasserbehälter and einem darin angeordneten Wärmeaustau- scher, der mit einem Verbrennungsraum verbunden und von Heizgaskanälen und Wasserleitungen durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (4) eine schrägverlaufende flache Wasserleitung (6) aufweist, de- ren unterer Teil (13) mit der Wandung des Wärmeaustauschers (4) einen sich nach oben verengenden halbzylindrischen Verbrennungsraum (15) und deren oberer Teil (14) mit der Wandung des Wärmeaustauschers (ΛΛ ranm ci/A ·*«»..». .—♦»_ .„ erweiternden halbzylindrischen Verbrennungsraum (5) be£i :nzt.

2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Wärmeaustauschers (4) in die Seitenwandungen miindende senkrechte Flüssigkeitsleitungen (12) angeordnet sind.

3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (4) aus Rohren besteht.

4. Warmwasserbereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserleitung (6) aus Rohren besteht.