DE2054692B2 - Fluessigkeits-erhitzer mit einem brenner und einem trennwandwaermetauscher - Google Patents
Fluessigkeits-erhitzer mit einem brenner und einem trennwandwaermetauscherInfo
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Description
15
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeits-Erhitzer mit einem Brenner und einem Trennwand-Wärmetauscher,
der nebeneinander angeordnete Rohre für die Flüssigkeit aufweist, wobei /wischen den Rohren
ein Rippenkörper angeordnet ist, der aus wärmeleitend mit den Rohren verbundenen kugelförmigen Körpern
besteht und einen Zentralraum umschließt.
Flüssigkeits-Erhitzer dieser Art sind aus der französischen Offenlegungsschrift 20 00 b69 bekannt. Sie besitzen
den Vorteil einer außerordentlich hohen, auf den Raumbedarf bezogenen Leistung, doch tritt die
Schwierigkeit auf. daß der Trennwand-Wärmetauscher nicht in allen Bereichen gleichmäßig ausgenützt wird, da
die Brennerflamme von einem Ende de« genannten
Zentralraumes aus sich in diesen hinein erstreckt und folglich die Durchströmung des Rippenkörpers nicht in
allen Bereichen gleichmäßig ist.
Aus der US-Patentschrift 33 15 646 ist es ferner
bekannt, innerhalb eines zylindrischen Zentralraumes, welcher von mit Rippen besetzten Wärmetauscherrohren
gebildet wird, einen an der Innenwand des Zentralraumes anliegenden Gewebeschlauch aus hiizebeständigem
Material als Brennerorgan anzuordnen, derart, daß sich im Betrieb die auf der Außenseite dieses
Gewebeschlauches entwickelnde Flamme in den Wärmetauscher hinein erstreckt.
Diese bekannte Konstruktion besitzt den Nachteil, daß bei verhältnismäßig großem Raumbedarf wegen
der Durchsetzung des Rippenkörpers durch die Brennerflamme ungünstige Verbrennungsverhältnisse
herrschen, welche einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad bedingen und eine unerwünschte Abgaszusarr.mensetzung
verursachen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Belastung des Wärmetauschers eines Flüssigkeiis-Erhitzers
der eingangs beschriebenen Art zu vergleichmäßigen und in allen Bereichen des Rippenkörpers eine
gleichmäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit der Brenngase zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Zenlralraum ein bei radialer Brenngasströmung
eine hohlzylindrische Flamme erzeugender, einen wesentlich geringeren Durchmesser als der
Zentralraum aufweisender Viellochbrenner angeordnet
In dem Zentralraum des hier vorgeschlagenen Flüssigkeits-Erhitzers kann daher eine hohlzylindrische,
schlauchartige Flamme erzeugt werden, die zwischen den: Außenumfang des Viellochbrenners und der
Innenwand des hohlzylindrischen Wärmetauschers brennt, derart, daß mit Bezug auf eine Längsachse des
Erhitzers symmetrische Verhältnisse herrschen und die Strömtingspfade von den Brenneröffnungen des Viellochbrenners
im wesentlichen nur radial vom Brenner zum Wärmetauscher und durch dessen Rippenkörper
hindurch verlaufen.
Vorzugsweise ist der Viellochbrenner mit einem Mischgebläse verbunden, so daß in den Innenraum des
VieHochbrenners bereits ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt, das am Außenumfang des
Viellochbrenners die erwähnte hohlzylindrische oder schlauchartige Flamme speist, derart, daß der Brenner
die Verbrennungsäuft nicht selbst anzusaugen braucht und auf diese Weise eine den Viellochbrenner
gleichmäßig umschließende Flamme erzeugt wird.
Zwischen dem Rippenkörper und dem Brenner kann ein aus hitzebeständigem Werkstoff bestehendes Sieb
angeordnet sein, welches den Wirkungsgrad des Erhitzers verbessert und der Vollständigkeit der
Verbrennung förderlich ist.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungs
form eines Flüssigkeits-Erhitzers.
F i g. 2 einen Horizontalschnitt längs der in F i g. 1 angedeuteten Schnittebene 2-2,
F1 g. 3 eine schematische Abbildur,^ eines Wärmetau
schersystems mit geschlossenem kreislauf unter Ver wendung eines Flüssigkeits-Erhitzers nach den Fig. I
und 2.
In den F i g. 1 bis 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Flüssigkeits-Erhitzers wiedergegeben. Ein
Rippenkörper 10 enthält eine Anzahl von Rohren 11, welche beispielsweise aus Stahl gefertigt sind. Die
Rohre umgeben einen Zentralraum 12. Zwischen den Rohren 11 ist eine Vielzahl von Kugeln 13 angeordnet.
Der Rippenkörper 10 weist in Radialrichtung etwa 4 Lagen von Kugeln 13 auf, so daß die innere Lage
annähernd auf gleicher Zylinderfläche mit den innersten Teilen der Rohre 11 liegt, während die äußere Lage über
die äußere zylindrische Umgrenzungsfläche der Rohre 11 hinausreicht.
Die Rohre 11 und die Kugeln 13, welche aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff bestehen, sind bei dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel aus Stahl handelsüblicher Sorte gefertigt und mit einem Verbindungswerkstoff,
beispielsweise mit Kupfer oder einer Kupferlegierung, beschichtet. Die Rohre und die Kugeln sind durch
Erhitzen der Bauteile über die Schmelztemperatur des Kupfers oder der Kupferlegierung in einer Edelgasatmosphäre
verlötet, so daß sich ein einheitlicher, wärmeleitender Rippenkörper 10 ergibt. Die Berührungsflächen
der Kugeln untereinander und mit den Rohren sind dabei aufgrund der Kapillarwirkung auf die
geschmolzene Lotbeschichtung vergrößert.
Bei einer Kupferbeschichtung von etwa 0,025 mm Dicke zwischen zwei Kugeln von etwa 4 mm Durchmesser
kommt eine Berührungsfläche mit einem Durchmesser von 1,75 mm zustande, so daß der Wärmeleitungsweg
zwischen je zwei Kugeln und zwischen den Kugeln und den Rohren einen niedrigen Wärmewiderstand
gegenüber der Wärmeströmung behält, was sowohl auf den vergrößerten Berührungsflächen als auch auf der
Verwendung von Kupfer als Werkstoff im Bereich der Berührungsflächen beruht, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Die Rohre 11 bilden einen Strömungskanal für eine Flüssigkeit, welche bei
Strömung durch den Rippenkörper erhitzt werden soll. Zu diesem Zwecke ist eine Deckplatte 14 vorgesehen in
welcher Bohrungen vorgesehen sind, durch die jeweils die oberen Enden Jer Rohre 11 ragen und in der
Bohrungen in geeigneter Weise beispielsweise durch Lötung befestigt sind Die Deckplatte 14 schließt auch
das obere Ende des Zentralraumes 12 ab und trägt einen tellerförmigen Deckel 15, welcher beispielsweise durch
Löten außerhalb der Durchtrittsstellen der Rohre 11 rs
dicht auf der Deckplatte 14 aufgesetzt ist. Weiterhin ist eine ringförmige Bodenplatte 16 mit Bohrungen
vorgesehen, durch die jeweils die unteren Enden der Rohre 11 ragen und in ähnlicher Weise wie an der
Deckplatte 14 befestigt sind. Zwei halbkreisförmige Deckel 17 überdecken jeweils eine Hälfte der
Bodenplatte 16, durch welche die Rohre 11 ragen, wobei
einer der Deckel Yl einen Einlaßstutzen 18 und der andere einen Auslaßstutzen 19 aufweist.
Von der Bodenplatte 16 erstreckt sich eine Brenneranordnung 22 zentrisch in den Zentralraum 12 nach
aufwärts, welche von einem zylindrischen Viellochbrenner 23 gebildet ist, der beispielsweise durch Schweißen
an einer unteren, ringförmigen Halteplatic 24 befestigt ist. die an der Bodenplatte 16 beispielsweise mittels
Schrauben 25 abnehmbar befestigt ist.
Zur Erhöhung der Heizleistung innerhalb des Zentralraumes 12 über die normalerweise in einem
solchen Volumen erzielbaren Werte umgibt ein Sieb 26 aus feuerfestem Werkstoff den Viellochbrenner. Das
Sieb 26 ist über Stifte 27 an der Deckplatte 14 befestigt und das obere Ende des Siebes 26 ist durch eine Scheibe
28 aus feuerfestem Werkstoff abgeschlossen, während das untere Ende des Siebes 26 an einer unteren Scheibe
29 aus feuerfestem Werkstoff befestigt ist. Das Sieb 26 wird während des Betriebes glühend und
strahlt Wärmeenergie gegen den Rippenkörper 10 nach außen sowie gegen die nahe dem Viellochbrenner 23
stehende Brennerfiamme nach innen, wodurch der Verbrennungsvorgang beschleunigt und eine vollständigc
Verbrennung des Brennstoff-Gasgemisches erzielt wird.
Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird über ein in Fig. 3 dargestelltes Mischgebläse 51 zugeführt, welches über
einen konischen Anschlußstutzen 47 an die ringförmige Halteplatte 24 beispielsweise mittels Schrauben angeschlossen
ist. Ein Zünder, beispielsweise eine Zündkerze 40 ist außerdem in die Halteplatte 24 eingeschraubt und
reicht in dem Zentralraum i2 in einen Bereich zwischen dem Sieb 26 und dem Rippenkörper 10. Die
Maschenweite des Siebes 26 ist so groß gewählt (beispielsweise etwa 2,5 Maschen je cm), daß das durch
die Löcher des Brenners 23 und das feuerfeste Sieb 26 hindurchströmende Brennstofr-Luft-Gemisch entzündet
wird und die Flamme dann durch das feuerfeste Sieb 26 zum Viellochbrenner 23 zurückschlägt. Der Öffnungsdurchmesser und der Abstand der Brenneröffnungen
verhindern, daß sich die Flammenfront durch die Löcher des Brenners 23 bewegt.
Bei der Darstellung nach F i g. 3 ist der in den F i g. 1
und 2 gezeigte Flüssigkeits-Erhitzer mit 50 bezeichnet. Das Mischgebläse 51 ist über den konischen Anschlußstutzen
47 mit dem Flüssigkeitserhitzer 50 verbunden und liefert ein Gas-Luft-Gemisch an den Brenner, von
welchem das Gemisch nach Zündung verbrannt und eine Flamme bzw. Verbrennungsgas mit einer Temperatur
von über 1 000 Grad erzeugt werden.
Das Gas wird von einer Gasquelle 53 bezogen, welche entweder von der öffentlichen Hauptgasleitung gebildet
wird, oder aber als Flaschengas zur Verfügung steht. Das Gas wird über ein Magnetventil 54 und einen
Regler 55 dem Einlaßstutzen 52 des Mischgebläses 51 zugeführt. Die Größe des Gebläses 51 ist so bemessen,
daß es im Zentralraum des Flüssigkeits-Erhitzers 50 einen Druck in der Größenordnung von 25 mm
Wassersäule erzeugt. Die heißen Verbrennungsgase strömen d^nn durch den Rippenkörper 10 und von dort
nach außen durch einen Abzug 42.
Die Auslaßtemperatur ist in erster Linie von der Länge der Strömungswege durch den Rippenkörper 10
sowie von der Menge und der Temperatur des durchgeleiteten heißen Gases abhängig. Im allgemeinen
wird die Länge des Strömungsweges kurz genug gehalten, um eine Auslaßtemperatur über der Kondensationstemperatur
der Verbrennungsproduktc von beispielsweise 149°Cbis205"Czu halten.
Eine Pumpe 59 fördert Wasser in den Erhitzer 50 hinein an dessen Ausgang Wasser einer gewünschten
Temperatur erhalten wird, je nachdem mit welcher Geschwindigkeit die Pumpe 59 das Wasser in den
Erhitzer 50 fördert und mit welcher Geschwindigkeit Brennstoff zugeleitet wird. Das am Auslaßstutzen zur
Verfugung stehende Wasser strömt zu einem Verbraucher 57, der ein Heißwasser-Heizkörper für Wohn- oder
Gewerberäume sein kann. Der Verbraucher 57 k-jnn aber auch eine Turbine zur Energieerzeugung sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Flüssigkeit-Erhitzer mit einem Brenner und
einem Trennwand-Wärmetauscher, der nebeneinander angeordnete Rohre für die Flüssigkeit aufweist,
wobei zwischen den Rohren ein Rippenkörper angeordnet ist, der aus wärmeleitend mit den
Rohren verbundenen kugelförmigen Körpern besteht und einen Zentralraum umschließt, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Zentralraum (12) ein bei radialer Brenngasströmung eine hohlzylindrische
Flamme erzeugender, einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Zentralraum aufweisender
Viellochbrenner (23) angeordnet ist.
2. Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner (23) mit einern Mischgebläse (51) verbunden ist
3. Erhitzer nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rippenkörper
(10) und dem Brenner (23) ein aes hiizebeständigem
Werkstoff bestehendes Sieb (26) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1033470A | 1970-02-11 | 1970-02-11 | |
US1033470 | 1970-02-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2054692A1 DE2054692A1 (de) | 1973-02-22 |
DE2054692B2 true DE2054692B2 (de) | 1977-04-14 |
DE2054692C3 DE2054692C3 (de) | 1977-11-24 |
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ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1314097A (en) | 1973-04-18 |
FR2079369A1 (de) | 1971-11-12 |
NO130606B (de) | 1974-09-30 |
GB1314099A (en) | 1973-04-18 |
NL7015809A (de) | 1971-08-13 |
ES412497A2 (es) | 1976-03-01 |
ES383984A2 (es) | 1973-03-01 |
US3704748A (en) | 1972-12-05 |
NO130606C (de) | 1975-01-08 |
FR2079369B1 (de) | 1975-04-18 |
CH541790A (de) | 1973-09-15 |
DE2054692A1 (de) | 1973-02-22 |
CA1041079A (en) | 1978-10-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |