DE2336683A1

DE2336683A1 - Multi-stage gas fired water heater - has a horizontally partitioned heat exchanger chamber inside a cylindrical burner

Info

Publication number: DE2336683A1
Application number: DE19732336683
Authority: DE
Inventors: Helmut Abele; Karl Rilling
Original assignee: Junkers and Co GmbH
Current assignee: Junkers and Co GmbH
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1975-02-06

Abstract

The heat exchanger consists of a pipe coil with finned vertical sections. It is fitted in the bore of a double walled cylinder burner. The entire assembly is fitted inside a casing. The bore inside the burner cylinder is divided by one or more horizontal partitions and the burner incorporates one or more flame guides whose upper rims end at the same level as the partitions. A radial fan in the heater's lower portion aspirates air from the top through the gap between the housing and the outside of the burner. The lower housing is divided by an inverted funnel shaped panel into a mixing chamber having two spaced gas inlets. The design provides for economical widely variable heating capacity.

Description

Junkers 683 PLI 1-Fu/Vo 18. Juli 1973Junkers 683 PLI 1-Fu / Vo July 18, 1973

JUNKERS & CO. GMBH, in Wernau/NeckarJUNKERS & CO. GMBH, in Wernau / Neckar

Gasbeheizter WassererhitzerGas heated water heater

Me Erfindung bezieht sich auf einen gasbeheizten Wassererhitzer der im Oberbegriff des Anspruches 1 gattungsgemäß angeführten Art.Me invention relates to a gas-fired water heater of the generic type listed in the preamble of claim 1.

Die bekannten gasbeheizten Wassererhitzer der angeführten Art haben nur eine Leistungsstufe. Für abweichende Leistungen müssen Einheiten der angeführten Art in Gruppen zusammengefügt werden, was mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist, die im Rahmen von Haushaltsgeräten kaum tragbar sind. Bei diesen Geräten ist im zentralen Hohlraum des Wärmetauschers ein Strömungshindernis vorgesehen, das zum Umlenken der Verbrennungsgase dient, wobei die Belastung des Brenners und des Wärmetauschers strömungstechnisch bedingt ungleichmäßig ist. In der dem Abzug der Verbrennungsgase benachbarten Zone des Wärmetauschers kann sich eine Überbelastung, dagegen in der dem Gebläse zugekehrten Zone eine Unterbelastung, ergeben. DieserThe known gas-heated water heaters of the type mentioned have only one power level. For different services, units of the type listed must be put together in groups become, which is associated with correspondingly high costs that are hardly affordable in the context of household appliances. With these Device is in the central cavity of the heat exchanger Flow obstacle provided, which serves to deflect the combustion gases, the load on the burner and the The heat exchanger is fluidly uneven. In the zone of the heat exchanger adjacent to the exhaust of the combustion gases, there may be an overload, but in the Fan-facing zone, result in an underload. This

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Umstand führt zu einer Minderung des Wirkungsgrades des Gerätes. This leads to a reduction in the efficiency of the device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wassererhitzer der angeführten Art mit Leistungsstufen auszubilden und eine möglichst gleichmäßige Belastung des Brenners und des Wärmetauschers zu erzielen.The invention is based on the object to form the water heater of the type mentioned with power levels and a to achieve as uniform a load on the burner and heat exchanger as possible.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features cited in the characterizing part of claim 1.

Dadurch ist erreicht, daß der Wassererhitzer der angeführten Art den Anforderungen, wie sie insbesondere sich bei Haushalts·» geräten stellen, in raumsparender Bauweise und mit geringem Aufwand mittels verschiedener Leistungsstufen angepaßt werden kann. Die Möglichkeit, Leistungsstufen in einfacher Weise zu- und abzuschalten, ergibt eine wirtschaftliche Arbeitsweise des Gerätes. Es liegt in der Hand des Verbrauchers, die Leistung dem augenblicklichen Bedarf anzupassen. Außerdem kann der Wirkungsgrad des Gerätes vorteilhaft durch die Merkmale des Anspruchs 2 verbessert werden. Durch diese Anordnung wird einerseits die Brennerraum-Ummantelung durch die zwischen ihr und dem äußeren Gehäusemantel durch das Gebläse angesaugte Frischluft gekühlt und andererseits die angesaugte Luft vorgewärmt. Diese Art der Kühlung gewährleistet aber auch eine höhere Sicherheit, da austretendes Gas oder Abgase mit der Frischluft vom Gebläse wieder angesaugt werden und nicht in den Aufstellungsraum des Gerätes gelangen können. This ensures that the water heater of the type mentioned meets the requirements, as they are in particular in the household · » devices, can be adapted in a space-saving design and with little effort by means of different power levels can. The possibility of switching power levels on and off in a simple manner results in the economical operation of the Device. It is up to the consumer to adapt the power to the current demand. In addition, the efficiency of the device can advantageously be improved by the features of claim 2. This arrangement on the one hand the combustion chamber jacket through the between it and the outer casing jacket is cooled by the blower sucked in fresh air and on the other hand, the sucked in air is preheated. However, this type of cooling also ensures greater safety, since escaping gas or exhaust gases with the fresh air be sucked in again by the fan and cannot get into the room where the device is installed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung des Wassererhitzers mit mehreren Leistungsstufen nach den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 getroffen.In a preferred embodiment, the formation of the Water heater with several power levels according to the features of claims 3 and 4 taken.

Dadurch ist erreicht, daß der Wassererhitzer mit einfachenThis ensures that the water heater with simple

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Mitteln mit zwei oder mehreren Leistungsstufen ausgebildet werden kann, welche je nach Wunsch einschaltbar sind. Das Verhältnis der Größenordnungen der einzelnen Leistungsstufen zueinander kann von vornherein frei ausgelegt werden.Means formed with two or more power levels which can be switched on as required. The relationship the order of magnitude of the individual performance levels each other can be freely interpreted from the outset.

Eine raumsparende Anordnung des Gebläses ergibt sich nach den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6.A space-saving arrangement of the fan results from the features of claims 5 and 6.

Bei dieser Anordnung eines Radialgebläses erfolgt die Vermischung des Gases mit der Frischluft nach dem Gebläse in der Mischkammer, welche entsprechend der vorgesehenen Leistungsstufen durch eine oder mehrere Trennwände unterteilt ist. Es gelangt demnach Gemisch nur zu der Leistungsstufe, deren Gaszufuhr freigegeben ist, wogegen zur nicht eingeschalteten Leistungsstufe nur Frischluft gelangt, die über den anteiligen Bereich des Brenners und des Wärmetauschers sowie über den zentralen Hohlraum mit den Abgasen ausströmt.With this arrangement of a radial fan, the gas is mixed with the fresh air after the fan in the Mixing chamber, which is divided by one or more partition walls according to the intended performance levels. It Accordingly, the mixture only reaches the power level whose gas supply is enabled, whereas the one that is not switched on Power level only fresh air reaches the proportionate area of the burner and the heat exchanger as well as the central cavity with the exhaust gases flowing out.

Durch Anordnung eines Strömungswiderstandes im zentralen Hohlraum im Wege der Verbrennungsgase kann eine gleichmäßige Verteilung der Belastung über den gesamten Bereich des Brenners und des Wärmetauschers bzw. über den Bereich der einzelnen Leistungsstufen erreicht werden.By arranging a flow resistance in the central cavity By way of the combustion gases, the load can be evenly distributed over the entire area of the burner and the heat exchanger or over the range of the individual power levels.

Nach dem Merkmal des Anspruches 7 oder 8 ergibt sich ein mehrstufiger Strömungswiderstand, der eine gleichmäßige Verteilung der Belastung gewährleistet.According to the feature of claim 7 or 8 there is a multi-stage Flow resistance that ensures an even distribution of the load.

Schließlich ermöglicht es die Kühlung der Brennerraum-Ummantelung durch die angesaugte Frischluft, zur Herstellung der Teile ein preiswertes Stahlblech mit walzplattierter Aluminiumschicht zu verwenden. ■Finally, it enables the combustion chamber jacket to be cooled Due to the fresh air drawn in, an inexpensive steel sheet with a roll-clad aluminum layer is added to the production of the parts use. ■

Damit ist erreicht, daß bei der Herstellung des Gerätes unterThis ensures that in the manufacture of the device under

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Verwendung eines korrosionsfesten Materials Kosten eingespart werden.Using a corrosion-resistant material saves costs.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ein Wassererhitzer mit zwei Leistungsstufen im Schnitt schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of the subject the invention, a water heater with two power levels shown in section schematically.

Der Wassererhitzer hat einen allgemein mit dem Bezugszeichen bezeichneten zylindrischen Wärmetauscher, der aus einem Lamellenblock mit radial verlaufenden Lamellen 11 und achsparallelen Rohrstücken 12 besteht, die an ihren Enden zu einer Rohrschlange für das zu erhitzende Wasser verbunden sind, deren eines Ende an die Wasserzufuhr und deren anderes Ende an die Wasserableitung angeschlossen ist. Der zylindrische Wärmetauscher 10 bildet einen zentralen Hohlraum 13 zum Abziehen der nach innen strömenden Verbrennungsgase, der in einen AbgasanschlußstutzenThe water heater has a cylindrical heat exchanger, generally designated by the reference number, which consists of a lamellar block with radially extending lamellae 11 and axially parallel pipe sections 12, which at their ends form a pipe coil for the water to be heated, one end of which is connected to the water supply and the other end to the water discharge connected. The cylindrical heat exchanger 10 forms a central cavity 13 for withdrawing the inward flowing combustion gases into an exhaust gas connection piece

14 einmündet, welcher an einen Kamin anschließbar ist, oder im Falle eines Außenwandgerätes ins Freie geführt werden kann. Der Hohlraum 13 ist durch eine obere und eine untere Abschlußplatte14 opens, which can be connected to a chimney or, in the case of an external wall unit, can be led outside. Of the Cavity 13 is through an upper and a lower end plate

15 und 16 begrenzt, welche über den Lamellenblock radial hinausragen. Diese Abschlußplatten Λ5,Λ6 dienen einerseits als Halterung für ein um den Außenumfang des Wärmetauschers 10 konzentrisch angeordnetes Brennerrohr 17 und andererseits zum Befestigen einer zum Brennerrohr 17 konzentrischen Ummantelung 18. Diese Ummantelung 18 begrenzt als Brennkammerwand einen Brennerraum 19- In der oberen Abschlußplatte 15 ist eine Zündelektrode 20 gehaltert, die über eine Leitung 21 mit einer elektrischen Stromquelle verbunden ist, durch deren Zündfunke das aus dem Brennerrohr 17 radial nach innen ausströmende Luft-Gasgemisch entzündet wird.15 and 16 limited, which protrude radially beyond the lamellar block. These end plates Λ5, Λ6 serve on the one hand as a holder for a burner tube 17 arranged concentrically around the outer circumference of the heat exchanger 10 and, on the other hand, for fastening a casing 18 which is concentric to the burner pipe 17 Ignition electrode 20 is held, which is connected via a line 21 to an electrical power source, through the ignition spark of which the air-gas mixture flowing out of the burner tube 17 radially inward is ignited.

Dem Brennerrohr 17 wird das Luft-Gasgemisch über den Brennerraum 19 durch ein Gebläse 22 zugeführt. Das Gebläse 22 ist als Radialgebläse koaxial zum Wärmetauscher 10 angeordnet und hat ein Laufrad 23· Der Antriebsmotor des Gebläses 22 ist über eineThe air-gas mixture is fed to the burner tube 17 via the burner chamber 19 by a fan 22. The fan 22 is as Radial fan arranged coaxially to the heat exchanger 10 and has an impeller 23 · The drive motor of the fan 22 is via a

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Leitung 24 an eine elektrische Stromquelle angeschlossen.Line 24 connected to an electrical power source.

Konzentrisch um den Außenumfang der Ummantelung 18 ist ein Außenzylinder 25 angeordnet, welcher mit der Ummantelung 18 einen Ringraum 26 bildet, über den die Frischluft vom Gebläse 22 angesaugt wird. Der Außenzylinder 25 ist oben durch einen Deckel 27 abgeschlossen, der "einen Frischluftstutzen 28 hat. Sein. Boden 29 bildet den Abschluß einer Mischkammer 30» in der das Gebläse 22 angeordnet ist.An outer cylinder 25 is arranged concentrically around the outer circumference of the casing 18 and is connected to the casing 18 forms an annular space 26 through which the fresh air is sucked in by the fan 22. The outer cylinder 25 is at the top by a Cover 27 completed, which “has a fresh air connection 28”. Being. Bottom 29 forms the end of a mixing chamber 30 »in which the fan 22 is arranged.

Der dargestellte Wassererhitzer hat zwei Leistungsstufen, deren Verhältnis zueinander nach Wunsch festgelegt werden kann. Für kleine Einheiten kann auch nur eine Leistungsstufe und bei großen Einheiten können mehrere Leistungsstufen gewählt werden. Bei zwei Leistungsstufen gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 10 und das Brennerrohr 17 durch eine waagrechtliegende ebene Trennwand 31» und der Brennerraum 19 durch einen kegelstumpfförmigen Rohrstutzen 32 unterteilt. Der Rohrstutzen 32 ist einerseits am äußeren Umfang des Brennerrohres 17 befestigt und führt andererseits bis zu einer den Mischraum 30 unterteilenden Trennwand 33· Die Trennwand 33 rotiert mit dem Laufrad 23 des Gebläses 22; sie bildet zwei Teilkammern 34- und 35 des Mis.chraumes 30, denen je ein Gasanschluß 36 bzw. 37 zugeordnet ist. Das Laufrad 23 erstreckt sich in axialer Richtung durch die Mischkammertrennwand 33 hindurch, deren radialer Ringansatz 38 das Laufrad 23 im Verhältnis der Leistungsstufen axial unterteilt und mit dem freien Rand 39 des Rohrstutzens 32 zusammenwirkt. Der Ringansatz 38 ragt dazu über den äußeren, Umfang des Laufrades 23 hinaus und greift eine Labyrinthabdichtung bildend mit einem Doppelringrand 40 über den unteren Rand* 39 des Rohrstutzens 32 hinweg. Dadurch ergeben sich zwei getrennte Strömungswege für das Luft-Gasgemisch, und zwar von der einen Teilkammer 34 des Mischraumes 30 ^zu der ersten Leistungsstuf e des Wärmetauschers und von der anderen Teilkammer 35 zur zweiten Leistungsstufe.The water heater shown has two power levels, the ratio of which can be set as desired. Only one power level can be selected for small units and several power levels can be selected for large units. In the case of two power levels according to the exemplary embodiment, the heat exchanger 10 and the burner tube 17 are subdivided by a horizontally lying flat partition wall 31 'and the burner space 19 is subdivided by a frustoconical pipe socket 32. The pipe socket 32 is attached on the one hand to the outer circumference of the burner pipe 17 and on the other hand leads to a partition 33 dividing the mixing space 30. The partition 33 rotates with the impeller 23 of the fan 22; it forms two sub-chambers 34 and 35 of the Mis.chraumes 30, each of which is assigned a gas connection 36 and 37, respectively. The impeller 23 extends in the axial direction through the mixing chamber partition 33, the radial annular shoulder 38 of which divides the impeller 23 axially in relation to the power levels and interacts with the free edge 39 of the pipe socket 32. For this purpose, the ring extension 38 protrudes beyond the outer circumference of the impeller 23 and engages with a double ring edge 40 over the lower edge 39 of the pipe socket 32 to form a labyrinth seal. This results in two separate flow paths for the air-gas mixture, namely from one sub-chamber 34 of the mixing space 30 ^to the first power stage e of the heat exchanger and from the other sub-chamber 35 to the second power stage.

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Damit sich keine strömungstechnisch bedingte, ungleichmäßige Verteilung der Belastung über den jeweiligen Bereich der Leistungsstufe ergibt, ist im zentralen Hohlraum 13 des zylindrischen Wärmetauschers 10 ein allgemein mit 4-1 bezeichneter Strömungswiderstand vorgesehen. Dieser Strömungswiderstand 41 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Rohrstücken 42,43 unterschiedlichen Durchmessers gebildet, welche mit zum Abgasanschlußstutzen 14 hin größer werdendem Durchmesser teleskopartig ineinander hineinragen und in der Längsachse des Wärmetauschers 10 konzentrisch angeordnet sind. Es können natürlich auch mehrere derartige Rohrstücke vorgesehen sein, von denen dasjenige mit dem größten Durchmesser in den Abgasanschlußstutzen 14 hineinragt.So that there is no flow-related, uneven distribution of the load over the respective area of the Power level results is in the central cavity 13 of the cylindrical Heat exchanger 10, a generally designated 4-1 flow resistance is provided. This flow resistance 41 is in the illustrated embodiment from pipe pieces 42.43 different diameters formed which extend telescopically into one another with increasing diameter towards the exhaust gas connection piece 14 and in the longitudinal axis of the heat exchanger 10 are arranged concentrically. Of course, several such pipe sections can also be provided be, of which the one with the largest diameter protrudes into the exhaust port 14.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Strömungswiderstand 41 durch ein vom Abgasanschlußstutzen 14 in den zentralen Hohlraum 13 hineinragendes Viellochrohr zu bilden, dessen Löcher für eine gleichmäßige Verteilung der Belastung unterschiedliche Durchmesser haben und dem freien Ende des Rohres zu verschieden dicht angeordnet sind.But there is also the possibility of adjusting the flow resistance 41 to form a multi-hole tube protruding from the exhaust gas connection piece 14 into the central cavity 13, the holes of which have different diameters for an even distribution of the load and the free end of the tube too different are densely arranged.

die
Die/äußere Brennkainmerwand bildende Ummantelung 18 und der Außenzylinder 25 sind durch die vom Gebläse 22 angesaugte Frischluft gekühlt, weshalb die beiden aus korrosionsfestem Stahlblech mit walzplattierter Aluminiumschicht bestehen, wodurch Einsparungen bei der Herstellung erzielbar sind.the
The casing 18 forming the outer combustion chamber wall and the outer cylinder 25 are cooled by the fresh air sucked in by the fan 22, which is why the two are made of corrosion-resistant sheet steel with a roll-clad aluminum layer, whereby savings in production can be achieved.

Die Wirkungsweise ist folgende. Für einen Teillastbetrieb wird die Gaszufuhr nur über einen der beiden Gasanschlüsse 36 oder 37 freigegeben. Das Gas gelangt in die zugeordnete Teilkammer 34 oder 35 und vermischt sich darin mit der vom Gebläse 22 über den Ringraum 26 von oben angesaugten Frischluft. Das Luft-Gasgemisch wird vom Gebläse entsprechend entweder zu dem unteren oder oberen Teillastbereich des Brennerrohres I7 gefördert. DieThe mode of action is as follows. For partial load operation, the gas supply is only via one of the two gas connections 36 or 37 released. The gas reaches the assigned sub-chamber 34 or 35 and mixes therein with that from the fan 22 Fresh air drawn in from above via the annular space 26. The air-gas mixture is correspondingly either to the lower one by the fan or the upper partial load range of the burner tube I7. the

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Verbrennungsgase durchströmen den jeweiligen Teillastbereich des Wärmetauschers und gelangen über den Strömungswiderstand 41 zum Abgasanschlußstutzen 14, von wo sie je nach Art des Gerätes in den Kamin oder direkt ins Freie gelangen.Combustion gases flow through the respective partial load range of the heat exchanger and reach the flow resistance 41 to the exhaust port 14, from where, depending on the type of Device into the chimney or directly outside.

Für einen Vollastbetrieb wird die Gaszufuhr über beide Gasanschlüsse 36 und 37 freigegeben, sodaß sich das Gas in beiden Teilkammern 3^ u¹¹^- 35 der Mischkammer 30. mit der vom Gebläse 22 angesaugten Frischluft vermischt. Das Luft-Gasgemisch wird vom Gebläse 22 zu den beiden Teillastbereichen des Brennerrohres 17 gefördert. Die Verbrennungsgase durchströmen die beiden Teillastbereiche des Värmetausehes und werden über den Strömungswiderstand 41 abgeführt, welcher eine gleichmäßige Verteilung der Belastung sowohl des Brenners als auch des Wärmetauschers gewährleistet.For full load operation, the gas supply via both gas connections 36 and 37 is released so that the gas in both sub-chambers 3 ^ u ¹¹ ^ - 35 of the mixing chamber 30 mixes with the fresh air sucked in by the fan 22. The air-gas mixture is conveyed by the fan 22 to the two partial load areas of the burner tube 17. The combustion gases flow through the two partial load areas of the Värmetausehes and are discharged via the flow resistance 41, which ensures an even distribution of the load on both the burner and the heat exchanger.

Der Aufbau des Wassererhitzers der angeführten Art ermöglicht eine sehr kompakte, raumsparende Bauweise, was inbesondere für platzsparende Haushaltsgeräte von Vorteil ist.The construction of the water heater of the type mentioned enables a very compact, space-saving design, which is particularly advantageous for space-saving household appliances.

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Claims

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Expectations :

Gas-heated water heater, with a burner tube provided with radial flame outlet soffings, to which an air-gas mixture is fed from a blower arranged coaxially to it via a burner space formed by a concentric casing, and which surrounds a cylindrical heat exchanger consisting of a lamellar block with radial extending lamellas and axially parallel pipe sections of a pipe coil for the water to be heated and enclosing a central cavity for drawing off the inwardly flowing combustion gases, characterized in that the cavity (13) which is enclosed by the burner tube (17) and accommodates the heat exchanger (10) has at least an intermediate wall (31) is subdivided into a number of axially adjacent chambers corresponding to the number of desired power levels, that in the burner space (19) at least one extending from the mixture inlet side to the level of the associated intermediate wall '(31) u nd there on the outside of the burner tube (17), preferably rotationally symmetrical flow insert (32) is provided, and that each partition (31) is penetrated by at least one tube (42), which at least the chamber upstream of the partition (31) with an exhaust gas duct (14) connects.

2. Water heater according to claim 1, characterized in that an outer housing jacket (25) with the burner chamber jacket (18) an annular space (26)

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as the air intake space of the fan (22) and with its bottom (29) forms the conclusion of a mixing space (30).

3. Water heater according to claim 1 and 2, characterized that the burner space (19) by at least one frustoconical pipe socket (32) is divided, which on the one hand encloses the burner tube (17) with a collar and on the other hand in the mixing chamber (30) protrudes.

4. Water heater according to claim 1 to 3, marked with dadureh that an annular partition (33) divides the mixing space (30) into sub-chambers (34,35), which a gas connection (36 or 37) is assigned in each case.

5 · Water heater according to claim 4, characterized in that that a radial fan (22) is arranged coaxially to the heat exchanger (10) in the mixing chamber (30), the rotating ring partition (33) of the mixing chamber is attached to its impeller (23).

6. Water heater according to claim 5 »characterized that a ring shoulder (38) of the ring partition (33) protrudes beyond the impeller (23) and with a Double ring edge (40) overlaps the lower edge (39) of the pipe socket (32) forming a labyrinth seal.

7. Water heater according to claim 1, characterized that in the exhaust path of the combustion gases, a flow resistance (41) made of pipe pieces (42, 43) different Diameter is formed, which with the exhaust gas connection piece (14) increasing diameter extend telescopically into one another and in the longitudinal axis

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of the heat exchanger (10) are arranged concentrically.

8. Water heater according to claim 1, characterized that the flow resistance (41) through a from the exhaust port (14-) in the central cavity ($ 1) protruding multi-hole tube is formed, the holes for an even distribution the load have different diameters and or the free end of the tube are arranged too densely are.

9- water heater according to one of the preceding claims, characterized in that the housing jacket (25) and the burner chamber jacket (18) consist of sheet steel with a roll-clad aluminum layer.

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