DE2129812B2 - Wassererhitzer mit einem ölbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer, mit einem Ölbrenner, einer von einem Wassermantel umgebenen zylinderförmigen Brennkammer und einem konzentrisch darin angeordneten, mit dem Wassermantel einen zylinderringförniigen Rauchgaskanal bildenden, die Brennkammer stirnseitig begrenzenden inneren Wasserbehälter sowie mit einer Brennerdüse, deren Hauptachse senkrecht und tangential zur Brennkammer verläuft.

Ein bekannter Wassererhitzer dieser Art (DD-PS 68 360) weist eine mit einer wenodartig ausgebildeten Ausmauerung versehene Brennkammer auf, in die ein Brenner tangential einmündet. Dadurch entsteht ein rotierender Feuerkreisel, der den umgebenden Wassermantel und den inneren Wasserbehälter bestreicht. Wassermantel und innerer Wasserbehälter sind zur Vergrößerung der Heizfläche mit Rippen versehen. Der innere Wasserbehälter ist als im Schnitt U-förmiger Ringraum ausgebildet und steht in seinem oberen Teil mit dem den Wassermantel bildenden äußeren Wasserspeicher in Verbindung. In diesem oberen Teil wird der Rauchgasstrom durch Kanäle in den inneren Rauchgasraum des inneren Wasserbehälters umgeleitet und anschließend über ein zentrisch in diesem Raum angeordnetes Rauchrohr abgeführt.

Durch die infolge der Rippen und Umlenkungen beeinträchtigte Rauchgasführung wird der Wirkungsgrad vermindert. Durch Erhöhung der Brennerkapazität treten höhere Strömungsgeschwindigkeiten auf, wodurch die Aufenthaltsdauer der Rauchgase verkürzt und deren Austrittstemperatur erhöht wird. Die Folge ist ein niedrigerer Wirkungsgrad. Bei geringem Wärmebedarf hingegen arbeitet diese Anlage mit kleinen Strömungsmengen und verringerten Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch die Rauchgase länger in dem Rauchgaskanal verbleiben und ihre Endtemperatur so stark absinkt, daß es zu Korrosionsschäden kommen kann. So ist man gezwungen, mit einer solchen Anlage intermittierend zu arbeiten. Neben diesen wärmelechnischen Schwierigkeiten ist der konstruktive Aufbau dieser Anlage verhältnismäßig aufwendig, und Herstellung und Wartung verursachen hohe Kosten.

Bei einem anderen bekannten, ähnlich aufgebauten Wassererhitzer (FR-PS 14 17 316) ragt die Ausströmöffnung des Brenners in die zylinderförmige Brennkammer hinein, die vom Boden des inneren Wasserbehälters begrenzt wird. Auch hier ist der Rauchgasabzug innerhalb des inneren Wasserbehälters angeordnet, so daß die Rauchgase zunächst den zwischen dem inneren Wasserbehälter und dem Wassermantel gebildeten Rauchgaskanal durchströmen und dann in das Innere des Wasserbehälters umgelenkt werden. Am oberen Ende des sich fast über die gesamte Hohe des

ίο Innenraumes des inneren Wasserbehälters erstreckenden Rauchgas-Abzugrohrs findet sich eine Einrichtung zur Abzugsregulierung, durch die zumindest ein Teil der Rauchgase vor Durchqueren des gesamten Innenraumes direkt abgezogen werden kann.

Durch diese Einrichtung ist zwar in gewissen Grenzen eine Regulierung der Rauchgasmenge hinsichtlich der Wärmeabgabe im Innenraum des inneren Wasserbehälters möglich, jedoch ist dadurch gleichzeitig ein höherer konstruktiver Aufwand erforderlich, während zudem auch bei dieser Anlage infolge der Mehrzahl der Umlenksteüen ebenfalls die schon beschriebenen Schwierigkeiten hinsichtlich des Wirkungsgrades auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Wassererhitzer der eingangs beschriebenen Art in konstruktiv möglichst einfacher Weis» so auszubilden, daß eine Variatio-»; der Wärmeabgabe an das Wasser ohne wesentliche Änderung der Austrittstemperatur der Rauchgase möglich ist.

jo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rauchgaskanal umlenkungsfrei und mit Ringflächen ausgebildet ist und an seinem der Brennkammer entgegengesetzten Ende einen Rauchgasstutzen aufweist.

H Durch eine derartige Ausbildung des Rauchgaskanals erfahren die Rauchgase eine schraubenwendelförmige Bewegung, deren Steigung von der Eintrittsgeschwindigkeit der Rauchgase durch den Brenner ;ibhängt. Unter der Voraussetzung, daß annähernd gleiche Druckverhältnisse herrschen, verändert sich also die vom Gasstrom zurückgelegte Wegstrecke in Übereinstimmung mit der Eintriltsgeschwindigkeit. und es ist damit möglich, die effektive Wärmeübertragungsfläche mittels der Brennerkapazität zu regeln, ohne daß sich die Rauchgastemperatur nennenswert ändert. Durch diese Strömungsverhältnissc ergibt sich der konstruktive Vorteil, daß man absolut glatte, ohne Umlcnkungen und andere Hindernisse wie die Wärmeübertragungsflächen vergrößernde Rippen ausgebildete Oberflächen im ringförmigen Rauchgaskanal vorsehen kann. Diese glatten Oberflächen gewährleisten geradezu die Vermeidung drastischer Änderungen im Verhältnis /wischen statischem und dynamischem Druck. Die die schraubenwendelförmige Bewegung verursachenden Zentrifugalkräfte werden allein durch mehr oder weniger hohe Luft- und Brenngaszufuhr verändert mit der Wirkung, daß der Steigungswinkel bei größeren Zentrifugalkräften flacher ist. so daß bei hoher Belastung die Verbrennungsgase eine größere Strecke im Rauchgas zurücklegen und so über längere Zeit ihre Energie an das Wasser abgeben können, ehe sie den Rauchgasaustritt erreichen, während bei niedrigerer Belastung der Einfluß der Zentrifugalkraft geringer ist und der Steigungswinkel der Rauchgasströmung Meiler wird, so daß die Verbrennungsgase eine erheblich kürzere Strecke bis zum Erreichen des Rauchgasaustritts zurücklegen. Da die effektiven Übertragungsflächen automatisch

der vom Brenner abgegebenen Wärmemenge angepaßt werden, erhält man eine im wesentlichen konstante und von der dem Brenner zugeführten Brennstoff- und Luftmenge unabhängige Rauchgas-Austrittstemperatur. Damit arbeitet dieser Wassererhitzer innerhalb seines gesamten, breiten Leistungsbereichs praktisch mit einem gleichbleibend hohen Wirkungsgrad, was ihn insbesondere zum Beheizen von Einzelhäusern außerordentlich geeignet niachL Die Wärmeabgabe kann leicht dem über das Jahr stark veränderlichen Wärmebedarf eines Einfamilienhauses angepaßt werden, ohne daß bei hoher Belastung mit einer hohen Rauchgas-Austrittstemperatur und einem niedrigen Wirkungsgrad sowie, umgekehrt, bei niedriger Belastung mit niedrigen Rauchgas-Austrittstemperaturen gearbeitet werden muß, durch die sich Korrosionsprobleme ergeben würden. Zudem kann man den erfindungsgemäßen Wassererhitzer bei Erweiterung der Heizungsanlage ohne größere Schwierigkeiten einem höheren Wärmebedarf anpassen, ohne daß, abgesehen vom Auswech- μ sein der Brennerdüse, wesentliche bauliche Veränderungen erforderlich wären. Schließlich ist der Wassererhitzer in seinem Aufbau nicht nur einfach und preiswert, sondern er ist auch außerordentlich wartungsfreundlich, da man lediglich die Endwind der Brennkammer -·ϊ abzuschrauben braucht, um einen schnellen und leichten Zugang zur Brennkammer zu erhalten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Hauptachse der Brennerdüse gegen die Verbindungslinie zwischen der Achse der Brennkam- ω mer und der Eintrittsöffnung der Brennerdüse leicht geneigt sein, wodurch sich besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der schematichen Zeichnung dargestellten Ausführungs- i*> beispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Endansicht des Wassererhitzers bei abgenommener Endplatte.

F i g. 2 einf*n Schnitt entsprechend H-Il der Fig. I,
Fig. 3 einen Schnitt entsprechend III-III der F ig. 1. ■»< > Der Wassererhitzer umfaßt einen äußeren Wasserbehälter 1 und einen inneren Wasserbehälter 2 mit entsprechenden Wandflächen für den Wärmetausch. Ein hier nur mit seiner Brennerdüse 3 angedeuteter Brenner führt von außen her in eine von dem äußeren ⁴^ Wasserbehälter 1, der Stirnfläche des inneren Wasserbehälters 2 und der abgenommenen Endplatte begrenzte zylindrische Brennkammer 5, wobei die Hauptachse der Brennerdüse gegen eine Verbindungslinie 4 zwischen der Achse der Brennerkammer 5 und der Eintrittsöffnung der Brennerdüse 3 leicht geneigt ist. Die Brennkammer 5 geht in einen ringförmigen Rauchgaskanal 6 über, der zwischen dem Innenmantel des äußeren Wasserbehälters 1 und dem Außenmantel des inneren Wasserbehälters 2 ausgebildet ist. Der innere Wasserbehälter 2 kann über einen stirnseitigen Wasserkanal 7, der zugleich den ringförmigen Rauchgaskanal 6 begrenzt, mit dem äußeren Wasserbehälter 1 in Verbindung stehen (F i g. 2 und 3). An dem durch den Wasserkanal 7 bestimmten, der Brennkammer 5 entgegengesetzten Ende des Rauchgaskanals 6 ist ein Rauchgasstutzen 8 vorgesehen, der zu einem Schornstein 9 od. dgl. hinausführt.

Das durch die Brennerdüse 3 in die Brennkammer 5 eintretende Rauchgas folgt einer durch die Pfeile in der Zeichnung angedeuteten schrau'^nwendelförmigen Bahn, wobei die Steigung dieser Schraubenlinien um so geringer ist, je höher die Eintrittsgeschwindigkeit des Rauchgases ist. Das Rauchgas rotiert dann mehrere Male in dem Rauchgaskanal 6 um den inneren Wasserbehälter 2 herum und gibt seine Wärme an den äußeren und inneren Wasserbehälter ab, ehe es zum Rauchgasstutzen 8 gelangt. Je stärker die Steigung der Schraubenlinie ist, d. h. je geringer die Eintrittsgeschwindigkeit des Rauchgases durch die Brennerdüse 3 ist, desto kurzer ist die Bahn des Rauchgases in dem Rauchgaskanal 6 und desto geringer ist dementsprechend die Wärmeabgabe, ehe das Rauchgas durch den Rauchgasstutzen 8 austreten kann. So erzielt man entsprechend der Zuführgeschwindigkeit bzw. -menge des Rauchgases durch die Brennerdüse 3 eine automatische Anpassung an den jeweiligen Wärmebedarf.

Man hat mit einem erfindungsgemäßen Wassererhitzer praktische Versuche bei variierenden Düsenquerschnitten des Brenners durchgeführt und die Leistung zwischen 17 000 kcal/h und 42 000 kcal/h variiert und dabei innerhalb dieses sehr breiten Leistungsbereichs lediglich unbedeutende Änderungen der Rauchgas-Austrittstemperatur gemessen. Der Wassererhitzer arbeitet innerhalb eines solchen breiten Bereichs praktisch mit einem gleichbleibend hohen Wirkungsgrad.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wassererhitzer, mit einem Ölbrenner, einer von einem Wassermantel umgebenen zylinderförmigen Brennkammer und einem konzentrisch darin angeordneten, mit dem Wassermantel einen zylinderringförmigen Rauchgaskanal bildenden, die Brennkammer stirnseitig begrenzenden inneren Wasserbehälter sowie mit einer Brennerdüse, deren Hauptachse senkrecht und tangential zur Brennkammer verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgaskanal (6) umlenkungsfrei und mit Ringflächen'ausgebildet ist und an seinem der Brennkammer (5) entgegengesetzten Ende einen Rauchgasstutzen (8) aufweist

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse der Brennerdüse (3) gegen die Verbindungslinie (4) zwischen der Achse der Brennkammer (5) und der Eintrittsöffnung der brennerdüse (3) leicht geneigt ist.