DE29602990U1

DE29602990U1 - Wasserheizer

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Publication number: DE29602990U1
Application number: DE29602990U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2006-02-07

Description

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* Joh	. Vaillant	Jan" "ISi GmbH	U.	Co.
GM	1436

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen Wasserheizern ist der Wärmetauscher meist im Brennraum angeordnet, wobei die Rohre des Wärmetauschers lediglich in einer Ebene angeordnet sind. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Wärme der Brenngase und die Wärmestrahlung vom Brenner nur zu einem Teil ausgenützt werden können und sich daher nur ein entsprechend geringer Wirkungsgrad ergibt.

Ziel der Erfindung ist es es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen höheren Wirkungsgrad auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Brenngase in jedem Fall an einem vom Wärmetauschmedium durchströmten Hohlkörper, bzw. dessen Wand vorbeiströmen.

Gleichzeitig werden die den Brenner umgebenden Teile des Wärmetauscher von dessen Strahlungswärme beaufschlagt.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer besonders guten Ausnutzung der Wärme der Abgase. So treffen die Brenngase, die zwischen den Rohren der dem Brenner näheren Gruppe von Rohren des Wärmetauschers hindurchströmen, unweigerlich auf die Rohre der vom Brenner abgekehrten Gruppe von Rohren auf und geben dort ihre Wärme an die Rohre ab. Auf diese Weise werden die Brenngase in einem sehr hohen Maß ausgenutzt, sodaß sich ein entsprechend höherer Wirkungsgrad ergibt. Außerdem ist auch sichergestellt, daß es nur zu einer diffusen Reflexion der Wärmestrahlung an der sehr strukturierten Wand des Wärmetauschers kommt, die wesentlich geringer als bei glatten Wänden ist, woraus eine geringere Aufheizung des Brenners und damit ein geringerer NO_x Ausstoß resultiert. Weiter wird durch die radiale Abströmung der Brenngase vom Brenner durch den Wärmetauscher eine Verbesserung der Verbrennung gegenüber der bisher üblichen im wesentlichen axialen Durchströmung des Brennraumes erreicht.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Anströmung der Rohre des Wärmetauschers und dadurch auch eine gleichmäßige Erwärmung des die Rohre durchströmenden Fluids.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine Konstruktion, bei der auf Schweißnähte in jenen Bereichen, in denen die Brenngase auf den Wärmetauscher auftreffen, praktisch verzichtet werden kann. Dadurch werden Korrosionsprobleme weitgehend vermieden.

Durch die Merkmale des Anspruches 6 ergibt sich der Vorteil, daß die auf die Wasserkammer auftreffenden Brenngase sehr rasch abgekühlt werden und ihre Wärme an das in der Wasserkammer befindliche Wasser abgeben,.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, daß das den Wärmetauscher durchströmende Fluid sehr gleichmäßig erwärmt wird. Dabei ergibt sich auch der Vorteil, daß sich die unterschiedliche Beaufschlagung der Rohre im Bereich deren Stege und deren Schenkel aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der meist aus Metall hergestellten Rohre deren Temperatur in verschiedenen Bereichen vergleichmäßigt.

Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich innerhalb einer Gruppe von Rohren eine Gegenströmung, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Erwärmung des zu erwärmenden Fluids ergibt.

Durch die Merkmale des Anspruches 9 ergibt sich der Vorteil, daß die dem Brenner zugekehrte Fläche der Rohre, in Relation zu deren Querschnitt gesehen, größer ist als bei Rohren mit kreisrundem Querschnitt. Außerdem ergibt sich durch die im Querschnitt rechteckigen Rohre der Vorteil einer verstärkten Verwirbelung der

zwischen den Rohren hindurchströmenden Brenngase und damit eine Verbesserung des Wärmeüberganges.

Durch die Merkmale des Anspruches 10 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion.

Durch die Merkmale des Anspruches 11 ergibt sich eine Vergrößerung der Wärmetauscherfläche.

Durch die Merkmale des Anspruches 12 ergibt sich der Vorteil, daß der Wasserheizer auch als Brennwertheizer betrieben werden kann, wobei durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ein guter Abfluß des anfallenden Kondensats sichergestellt ist.

Die Merkmale des Anspruches 13 vermindern die Abstrahlung von

Wärme und damit einen Energieverlust. Außerdem wird durch die

vorgeschlagenen Maßnahmen auch ein weiteres Absinken der Temperatur abströmenden Abgase vermieden.

Bei einem Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14 bilden die Gußgliederkessel im wesentlichen einen geschlossenen Brennraum, an dessen einem Ende eine Abströmöffnung für die Brenngase angeordnet ist. Es ergibt sich daher im Brennraum eine im wesentlichen axiale Durchströmung. Außerdem führt der bis auf die Abströmöffnung im wesentlichen geschlossenen und eine sehr regelmäßige Innenwand aufweisende Brennraum der bekannten Lösungen der eingangs erwähnten Art zu einer relativ hohen Reflexion der Wärmestrahlung des Brenners an den Wänden des Brennraumes, wodurch der Brenner aufgeheizt wird und es zu einer verstärkten Bildung

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von No_x kommt. Dies ist. insbesondere bei Brennern mit hoher Wärmestrahlung, wie z.B. Strahlungsbrennern, der Fall.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn ein solcher Wasserheizer die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 14 aufweist.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine im wesentlichen radiale Abströmung der Brenngase aus dem Brennraum sichergestellt. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigeren Wärmeaustausch als bei axialer Durchströmung des Brennraumes, wodurch auch ein hoher Wirkungsgrad des Gußgliederkessels erreicht wird. Außerdem ergibt sich durch den Ausströmspalt auch der Vorteil, daß die Reflexion der Wärmestrahlung begrenzt ist, wodurch sich die Aufheizung des Brenners vermindert.

Durch die Merkmale des Anspruches 15 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Ausbildung des Kessels.

Durch die Merkmale des Anspruches 16 ergibt sich eine besonders hohe Ausnutzung der Wärme der Brenngase, sodaß es unter bestimmten Umständen auch zur Kondensatbildung kommen kann.

Eine weitere Möglichkeit einer sehr weitgehenden Ausnutzung der Wärme der Brenngase ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 17.

Durch die Merkmale des Anspruches 18 ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, wobei auch ein sehr sicherer Ablauf eines

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allfällig anfallenden Kondensats und gleichzeitig eine Vergrößerung des Querschnittes des Abgassammelraumes sichergestellt ist.

Bei einem Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 19 wird durch die kennzeichenden Merkmale des Anspruches 19 erreicht, daß die Brenngase praktisch ausschließlich radial die Spalte zwischen den Gußgliedern durchströmen. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigeren Wärmeaustausch als bei axialer Durchströmung des Brennraumes, wodurch auch ein hoher Wirkungsgrad des Gußgliederkessels erreicht und die Ausbildung heißerer und kühlerer Zonen vermieden wird. Außerdem ergibt sich durch die starke Strukturierung der den Brenner umgebenden Begrenzung und die Spalte zwischen den einzelnen Gußglieder(n) eine sehr weitgehende Reduktion der Reflexion der Wärmestrahlung des Brenners an den diesen umgebenden Wänden. Dadurch ergibt sich, verglichen mit den bekannten Lösungen der eingangs erwähnten Gußgliederkessel, bei denen der Brenner von einer im wesentlichen glatten Wand der Gußglieder umgeben ist, eine merklich geringere Aufheizung des Brenners, wodurch es zu einer Verminderung des No_x-Austoßes kommt.

Durch die Merkmale des Anspruches 20 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Umströmung der Gußglieder durch die Brenngase. Außerdem ergibt sich auch eine sehr starke Strukturierung der den Brenner umgebenden durchbrochenen Wand, wodurch Reflexionen der Wärmestrahlung vermieden werden.

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Durch die Merkmale des Anspruches 21 ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung der Wärmetauschflachen und damit eine Verbesserung des Wärmeüberganges, wobei sich die Brenngase im Abgassamme1raum zwischen den äußeren Wänden der Gußglieder und der Innenwand des Mantels der Kammer sammeln und über das Abgasrohr abströmen.

Durch die Merkmale des Anspruches 22 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Durchströmung der Spalte zwischen den Gußgliedern, da sich für die Brenngase für alle möglichen Strömungswege im wesentlichen gleiche Widerstände ergeben.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,

Fig. 3 und 4 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,

Fig. 5 und 6 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,

Fig. 7 und 8 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,

Fig. 9a bis 9f Längsschnitte verschiedener Ausführungsformen von Rohren für die Wasserheizer nach den Fig. 1 bis 8,

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Fig. 9g bis 9m Querschnitte der Rohre nach den Fig. 9a bis 9f,

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine fünfte, Gußglieder aufweisende Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform nach der Fig. 10,

Fig. 12 und 13 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine sechste, Gußglieder aufweisende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers und

Fig. 14 und 15 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine siebente, Gußglieder aufweisende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

Der Wasserheizer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem sich eine Brennkammer 7 befindet, die mit einer Wärmeisolierung 3 an der Außenseite ihres Mantels 4 versehen ist. In diese Brennkammer 7 ragt von oben her ein Brenner 17 hinein, der von einem Brennermantel 18 umgeben ist.

Der Brenner 17 wird über eine Gemischaufbereitung 23 mit einem Gas-Luftgemisch versorgt, wobei die Gemischaufbereitung 23 ein Gebläse 26 umfaßt, das über eine Gaszuführung 24 und eine Luftzuführung 25 mit Gas und Luft versorgbar ist.

In die Brennkammer 7 ragen weiter eine Ionisationselektrode 20 zur Überwachung der Flammen und eine Zündelektrode 19 zu ihrer Zündung hinein.

Die Brennkammer 7 ist an ihrer Oberseite von einer Brennerplatte 22 abgeschlossen, die den Brenner 17 hält und von den Elektroden 19, 20 durchsetzt ist und mit einer Isolierung 21 versehen ist.

Die Brennkammer 7, oder deren Boden 117 bzw. der Boden 118 des Mantels 4 weist eine eine Neigung 31 gegen die Horizontale von ca. 3° auf, wobei am untersten Punkt 119 ein Kondensatablauf 27 vorgesehen ist. Dabei ist die Brennkammer 7 über ungleich lange Stützen 29 und 120 abgestützt. Weiter ist an die Brennkammer 7 ein Abgasrohr 28 angeschlossen.

Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 1 und 2 ist im Bereich der Brennerplatte 22 eine sie umgebende, vom Kühlmedium durchströmbare Umlenkkammer 14 angeordnet, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.

An diese Umlenkkammer 14 sind in zwei konzentrisch zur Achse 121 des zylindrisch gestalteten Brenners 17 liegenden Kreisen verteilt angeordnete Rohre 5 eines Wärmetauschers 42 angeschlossen, deren andere Enden an eine Rücklaufkammer 12, bzw. eine Vorlaufkamiaer 15 angeschlossen sind. Dabei sind die Rohre 5, die in zwei Gruppen aufgeteilt sind, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, gegeneinander versetzt angeordnet, sodaß im Bereich jeder Lücke 122 zwischen zwei Rohren 5 der einen Gruppe ein Rohr 5 der zweiten Gruppe angeordnet ist. Die Rohre 5 sind mit Rippen 6 versehen. Dabei ist

die innere, brennernähere Gruppe von Rohren 5 an die Vorlaufkammer 15, die mit einem Vorlauf 9 verbunden ist und die andere äußere, VO^) Brenner entferntere Gruppe von Rohren 5 an die Rücklaufkammer 12 angeschlossen, die mit einem Rücklauf 10 verbunden ist.

Es sind ein Rücklaufverteiler 11 und ein Vorlaufverteiler 16 vorgesehen, die zur Verbindung des Rücklaufs 10 mit einer zentrisch zur Achse 121 des Brenners angeordneten Ausströmöffnung 32, bzw. zur Verbindung des Vorlaufs 9 einer gleichfalls zentrisch angeordneten Einströmöffnung 3 3 dienen.

In der Vorlaufkammer 15 sind Stabilisierungsstege 13 angeordnet, wobei die Vorlaufkammer 15 dem Brenner 17 näher liegt als die Rücklaufkammer 15, die beide als Zylinderraum im wesentlichen senkrecht stirnseitig zur Achse 121 des Brenners 17 angeordnet sind.

Zwischen dem Mantel 4 der Brennkammer 7 und den äußeren Rohren 5, bzw. deren Rippen 6 verbleibt ein äußerer Abgassammelraum 8, der mit dem Abgasrohr 28 verbunden ist.

Durch die Anordnung der Rohre 5 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist sichergestellt, daß die Brenngase, die zwischen zwei benachbarten im inneren Kreis angeordneten Rohre 5 hindurchströmen, auf die im äußeren Kreis angeordneten Rohre 5 auftreffen und dort ihre Wärme abgeben. Weiter ist durch die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Brenners 17 angeordneten Vorlaufkammer 15 und die unter dieser liegenden Rücklaufkammer 12 sichergestellt, daß die Wärme der Brenngase optimal zur Erwärmung

des den Wärmetauscher 42 und die beiden Kammern 12 und 15 durchströmenden Wassers genutzt wird.

Dabei sammeln sich die Abgase nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 42 im äußeren Abgassamme1raum 8 und strömen danach über das Abgasrohr ab. Gegebenenfalls anfallendes Kondensat fließt über den Kondensatablauf 27 ab.

Bei der Aus führungs form nach den Fig. 3 und 4 ist der Wärmetauscher 42' durch zwei Rohrwendeln 5' und 34 gebildet, die in Serie oder parallel geschaltet sein können. Dabei sind die Rohrwendeln 5'und 34, die mit Rippen 6 versehen sind, mit einem Vorlauf 9 und einem Rücklauf 10 verbunden.

Weiter ist ein wassergekühlter Brennraumabschluß 30 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Vorlauf 9 und einem Rücklauf 10 über Leitungen 123, 124 verbunden ist. Dabei kann eine Parallelschaltung der Rohrwendeln 5' und 34 und des Brennraumabschlusses 30 vorgesehen sein, oder aber auch eine Reihenschaltung dieser Teile(erst die äußere Rohrwendel, dann die innere und schlußendlich der Brennraum! In letzterem Fall wäre die Anordnung einer Umlenkkammer erforderlich, oder aber es müßten die Rohrwendeln 5',-34 über Rohrkrümmer miteinander verbunden werden.

Wesentlich bei dieser Ausführungsform ist der Umstand, daß die

Windungen der äußeren der konzentrisch zur Achse 121 des Brenners

angeordneten Rohrwendeln 5', 34 im Bereich des Spaltes zwischen zwei Windungen der inneren Rohrwendel 34 angeordnet sind.

Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 5 und 6 ist der Wärmetauscher 42" durch zwei zueinander im wesentlichen senkecht angeordneten Paare von Gruppen von nebeneinander angeordneten U-förmig gebogenen Rohren 5", 5"' und 35, 35' gebildet. Dabei stehen die Stege 36 der Rohre 5", 5'" und die Stege 37 der Rohre 35, 35' zueinander senkrecht.

Die einen Schenkel 38 der Rohre 5" und 35' sind mit einer Vorlaufkammer 15 verbunden, und die anderen Schenkel der Rohre 5" und 35'sind mit einer Rücklaufkammer 12 verbunden. Die anderen Schenkel 39 der Rohre 5" und 35' sind mit einer Vorlaufkammer 12 verbunden. Mit dieser sind auch die Schenkel 40 der Rohre 5"' und

35 verbunden. Die Schenkel 41 der Rohre 5'" und 35 sind mit der Rücklaufkammer 15 verbunden. Dadurch ergibt sich in jedem Paar von Rohren 5", 5"¹ einerseits und 35, 35' andererseits ein gegensinnige Durchströmung.

Die Stege 37 und 36 der Rohre 5", 5'", 35, 35' ersetzen den gekühlten Brennraumabschluß 30, bzw. die Vorlaufkammer 15 und die Rücklaufkammer 12 nach der Fig. 1 und 2.

Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 5 und 6 verlaufen die Stege

36 der Rohre 5", 5'" ober- und unterhalb der Stege 37 der Rohre 35, 35', wobei alle Rohre einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

Die Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 5 und 6 dadurch, daß die Rohre 5", 5'" und 35, 35' einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Außerdem sind die Stege 36 und 37 der Rohre 5" und 5^/ir bzw. 35 und 35' wechselweise übereinander angeordnet, wobei die Stege 37 der Rohre 35 dem Brenner 17 am nächsten angeordnet sind.

Dabei ist aus der Fig. 8 zu ersehen, daß die Breite der Rohre 5", 5'", 35, 35' größer als die Breite der zwischen diesen Rohren verbleibenden Spalte 125 ist, sodaß die auf te angeordneten Rohre einander überlappen.

Die Fig. 9a bis 9m zeigen verschiedene Formen von Rohren 51 bis 56. Dabei weist das Rohr 51 einen kreisrunden Querschnitt auf und ist mit Lamellen 6 versehen. Das Rohr 52 weist einen elliptischen Querschnitt auf und ist ebenfalls mit Lamellen 6 versehen. Desgleichen ist das im Querschnitt rechteckige Rohr 53 mit Lamellen 6 versehen.

Das Rohr 54 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und weist, ebenso wie die Rohre 55 und 56 einen glatten Außenmantel auf, wobei das Rohr 55 einen elliptischen und das Rohr 56 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Rohre entsprechen den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Rohren.

Aus führ ungs form nach der Fig. 10 und 11 behandelt statt eines wandhängenden Durchlauf- bzw. Umlaufwasserheizers einen Kessel. Der Gußgliederkessel 126 ist in einem Gehäuse 61 angeordnet und weist eine Reihe von Gußgliedern 62 auf, die nebeneinander angeordnet und in deren oberen Bereich hydraulisch miteinander verbunden sind.

Dabei weisen die Gußglieder 62 eine im wesentlichen schlüssellochförmige Ausnehmung 63 auf, wobei die kreisbogenförmigen Bereiche 64 der schlüssellochförmigen Ausnehmungen 63 einen Brennraum 65 begrenzen, der an seiner oberen Stirnseite durch einen Brennraumabschluß 67, der senkrecht zur Längsachse 121 eines Strahlungsbrenners 66 steht, abgeschlossen ist. Dabei ist der hohle Brennerabschluß 67 mit den Gußgliedern 62 hydraulisch verbunden.

An diesem Brennerabschluß 67 ist eine Vorlaufleitung 68 angeschlossen.

Unterhalb der durch die schlüssellochförmige Ausnehmung 63 voneinander getrennten Schenkel 81 und 127 der Gußglieder 62 sind weitere Gußglieder 69 angeordnet, die über einen Krümmer 70 miteinander in Serie geschaltet sind. Dabei verbleibt zwischen den Schenkeln 81 und den weiteren Gußgliedern 69 in jeweils einer horizontalen Ebene verlaufende Spalte 71, in denen sich die abströmenden Brenngase verteilen können, wobei die Brenngase aus dem Brennraum 65 über einen sich über die Länge des Brennraumes 65 in dessen axialer Richtung erstreckenden Abströmspalt 72 abströmen können. Dabei befindet sich der Abströmspalt 72 im Übergangsbereich zwischen dem kreisbogenförmigen Bereich 64 der schlüssellochförmigen Ausnehmung 63 zu dessen schlitzförmigen Bereich.

Unterhalb der Gußglieder 69 ist ein Abgassammeiraum 73 angeordnet, dessen Querschnitt sich in Richtung zu einer Abströmöffnung 74 hin vergrößert. Dabei ergibt sich die Vergrößerung des Querschnittes

des Abgassammeiraumes 73 durch einen schräg geneigt verlaufenden Boden 75, an dessen tiefster Stelle ein Kondensatablauf 76 angeordnet ist.

An dem im Bereich des Endes des Brennraumes 65 angeordneten Gußglied 69 ist eine Rücklaufleitung 77 angeschlossen.

Der Brennraum 65 ist an seinem einen dem Gußglied 62 gegenüberliegenden Ende durch einen Brennraumabschluß 67 abgeschlossen, in dem der Strahlungsbrenner 66 gehalten ist, der über ein Gebläse 80 mit einem Gas-Luftgemisch beaufschlagbar ist.

Die Ausfuhrungsform nach den Fig. 12 und 13 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 10 und 11 dadurch, daß die unterhalb der Schenkel 68 der Gußglieder 62 angeordneten weiteren Gußglieder 69 weggelassen sind und durch einen Lamellenwärmetauscher 78 ersetzt sind. Dabei sind mehrere in Reihe geschaltete Wärmetauscherrohre 79 unterhalb der Gußglieder 62 angeordnet und über Krümmer 70 miteinander verbunden. Die Wärmetauscherrohre 79 sind in drei Reihen angeordnet, wobei die Wärmetauscherrohre 79 in den einzelnen Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind und der Lamellenwärmetauscher 78 mit einer Rücklaufleitung 77 verbunden ist.

Durch die Anordnung eines Abströmspaltes 72 über die gesamte Länge des Brennraumes 65 ergibt sich eine radiale Abströmung der Brenngase, wodurch es zu einer sehr weitgehenden Ausnutzung der Wärme der Brenngase und einer sehr gleichmäßigen Erwärmung über die Länge des Brennraumes 65, bzw. des in den Gußgliedern 62

strömenden Wassers kommt. Außerdem ergibt sich eine Verminderung der Reflektion der Wärmestrahlung des Brenners 66 an den Innenwänden der aneinandergereihten Gußglieder 62, sodaß sich der Brenner 66 weniger stark erwärmt als bei bekannten Lösungen.

Der Wasserheizer nach den Fig. 14 und 15 weist eine Kammer 110 auf, in der Gußglieder 92 angeordnet sind, die im wesentlichen torusförmig ausgebildet sind. Dabei ist im Zentrum der Gußglieder 92 ein zylindrischer Strahlungsbrenner 96 angeordnet, wobei die Gußglieder 92 voneinander in Längsrichtung des Brenners 96 distanziert angeordnet sind, sodaß sich zwischen je zwei Gußgliedern 92 ein Spalt 102 ergibt.

Die Gußglieder 92 sind mit sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden und sich in Längsrichtung des Brenners 96 abstehenden Rippen oder Noppen 111 versehen, die in die Spalte 102 hineinragen und die den Wärmeübergang von den Brenngasen zu einem die Gußglieder 92 durchströmenden Heizmedium, meist Wasser, verbessern. Der axiale Abstand der Gußglieder 92 voneinander ist durch Stützen 116 (Fig., 15) und die Verbindungskanäle 115 festgelegt, die in Nippel verlaufen.

Die einzelnen Gußglieder 92 sind hier miteinander wasserseitig in Reihe geschaltet, wobei die Verbindungskanäle 115 von Gußglied zu Gußglied 92 um jeweils 180° versetzt angeordnet sind. Dabei ist das unterste Gußglied 92 mit einer Rücklaufleitung 107 und das oberste Gußglied 92 mit einer Vorlaufleitung 98 verbunden. Es können jedoch auch Glieder wasserseitig parallel geschaltet sein.

Der Brenner 96 ist in einer ebenen Stirnwand 112 oben gehalten. Ein Mantel 113 der im wesentlichen zylindrischen Kammer 110 begrenzt einen Abgassammeiraum 103, der die Gußglieder 92 im Abstand umgibt. In diesem sammeln sich die Brenngase nach dem radialen Abströmen aus dem den Brenner 96 unmittelbar umgebenden Bereich, wobei die Spalte 102 zwischen den Gußgliedern 92 durchströmt werden. Die Brenngase können dann über die zentral in der kegelförmig ausgebildeten unten liegenden zweiten Stirnwand 114 angeordneten Abströmöffnung 104, z.B. in einen Kamin, abströmen. Dabei kann auch allfällig anfallendes Kondensat gesammelt abfließen.

Im Bereich des untersten Gußgliedes 102 ist eine Platte 97 angeordnet, die einen Abschluß 97 des Brennraumes bildet und den im wesentlichen zylinderförmigen von den Gußgliedern 102 umschlossenen Brennraum 95 senkrecht zur Brennerlängsmittelachse 121 abdeckt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Brenngase nur radial vom Brenner 96 abströmen können und sich praktisch keine Strömung in Längsrichtung des Brenners 96 innerhalb der Gußglieder 102 ausbilden kann. Eine solche axiale Strömung der Brenngase kann sich erst im Bereich des AbgassammeIraumes 103 ausbilden.

Claims

rl &igr; Joh. Vaillant GmbH u. Co GM 1436 PATENTANSPRÜCHE.

1. Wasserheizer mit einem in einer Brennkammer (7, 65, 95) angeordneten Brenner (17, 66, 96) und einem Wärmetauscher, der mindestens einen von einem zu erwärmenden Medium durchströmbaren Hohlraum aufweist, der mit einem Rücklauf (10) und einem Vorlauf (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (17, 66, 96) unter Einhaltung eines Spaltes von Teilen (5, 5', 5", 5'", 35, 35', 62, 92) des Wärmetauschers umgeben ist, wobei diese Teile des Wärmetauschers über im wesentlichen senkrecht zur Achse des Brenners (17, 66, 96) verlaufende Abschnitte (30, 36, 37, 67, 95) miteinander verbunden sind.

2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brenner (17) umgebenden Teile (5, 5', 5", 5'", 35, 35') des Wärmetauschers durch in zwei vom Mantel (4) der Brennkammer (7) distanzierte konzentrisch

angeordneten Gruppen eingesetzte Lamellenrohre (5, 5', 5", 5'", 35, 35') gebildet sind.

3. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5, 5', 5", 5^/ir, 35, 35') parallel zur Brennerachse ausgerichtet sind und deren eine Enden an eine ringförmige Umlenkkammer (14) angeschlossen sind und deren andere Enden an eine im wesentlichen senkrecht zur Brennerachse stehenden Vorlaufkammer (15), von der eine Vorlauf leitung (9) wegführt, bzw. eine Rücklauf kammer (12), in die eine Rücklaufleitung (10) mündet, angeschlossen sind.

4. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeiclmet, daß die Ausströmöffnung

(32) der Rücklauf leitung (10) in die Rücklaufkammer (12) und die Einströmöffnung (33) der Vorlaufleitung (9) in der Vorlaufkammer (15) die in Richtung der Brennerachse hintereinander angeordnet sind, im wesentlichen zentrisch, bzw. in der Brennerachse angeordnet sind, wobei die Ausströmöffnung (32) bzw. die Einströmöffnung

(33) gegebenenfalls über einen radial verlaufenden Verteiler (11, 16) mit exzentrisch angeordneten Anschlußstutzen verbunden sind.

5. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (7) zwei

koaxiale und zentrisch zur Brennerachse angeordnete Rohrwendeln (5', 34) angeordnet sind, die mit Vorlauf- und Rücklauf leitungen (9, 10) verbunden sind.

6. Wasserheizer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht zur Brennerachse stehenden gekühlten Brennerabschluß (30) vorgesehen ist, die mit einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung (9, 10) verbunden ist.

7. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (7) ein erstes Paar von Gruppen von nebeneinander angeordneten U-förmig gebogenen Rohren (5", 5'"; 35, 35') vorgesehen ist, deren eine Enden mit einer Vorlaufkammer (15) und deren andere Enden mit einer Rücklaufkammer (12) verbunden sind, wobei ein zweites Paar von Gruppen von nebeneinander angeordneten U-förmig gebogenen Rohren (35, 35'), deren Stege (37) senkrecht zu den Stegen (36) des ersten Paares von Gruppen (5", 5'") verlaufen vorgesehen sind, die ebenfalls mit der Vor lauf kammer (15) bzw. der Rück lauf kammer (12) verbunden sind und die Stege (36, 37) dieser Rohre (5", 5'", 35, 35') im wesentlichen senkrecht zur Brennerachse verlaufen.

8. Wasserheizer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Seite der Brennkammer (7) verlaufenden Schenkel (38) eines Paares von Rohren (35, 35') an unterschiedlichen, mit einer Vorlauf- bzw. Rücklaufleitung (9, 10) verbundenen Kammern (12, 15) angeschlossen sind.

9. Wasserheizer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (52, 5", 5'", 35, 35') einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

10. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Paar von Gruppen von Rohren (5", 5"'_; 35, 35') eine Vorlaufkammer- und eine Rücklaufkammer (12, 15) vorgesehen ist.

11. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5, 5', 5", 5'", 35, 35') mit Lamellen (6) versehen sind.

12. Wasserheizer, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Brennkammer (7) gegen die Horizontale um ca. 3° geneigt ist.

13. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (7) an ihrer Außenseite mit einer Wärmeisolierung (3) versehen ist.

14. Wasserheizer nach Anspruch 1, bei dem als Wärmetauscher hydraulisch miteinander verbundener Gußglieder (62) vorgesehen sind, und bei dem ein im wesentlichen sich senkrecht zur Längsachse des Brenners (66) erstreckender vom Heizmedium durchströmter Brennraumabschluß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gußglieder (62) ein sich über die Länge des Brenners (66) erstreckender Abströmspalt (72) für die Brenngase vorgesehen ist, der in einen sich in Richtung zu einer Abströmöffnung (74) hin sich in seinem Querschnitt vergrößernden Abgassamme1raum (73) mündet.

15. Wasserheizer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußglieder (62) eine randoffene, im wesentlichen schlüssellochförmige Ausnehmung (63) aufweisen.

16. Gußgliederkessel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die durch die schlüssellochförmige Ausnehmung (63) voneinander distanzierten Schenkel (81) der Gußglieder (62) weitere Gußglieder (69) angeordnet sind, die hydraulisch mit den den Brenner (66) teilweise umgebenden Gußgliedern (62) verbunden sind.

17. Gußgiiederkessel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Abgassammelrauines (73) ein Lamellenwärmetauscher (78) angeordnet ist, der hydraulisch mit den Gußgliedern (62) verbunden ist.

18. Gußgliederkessel nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (75) des Abgassammeiraumes (73) gegen die Abströmöffnung (74) hin schäg nach unten verläuft und am untersten Punkt gegebenenfalls ein Kondensatablauf (76) angeordnet ist.

19. Wasserheizer nach Anspruch 1, bei dem als Wärmetauscher hydraulisch miteinander verbundener Gußglieder (92) vorgesehen sind, und bei dem ein im wesentlichen sich senkrecht zur Längsachse des Brenners (96) erstreckender vom Heizmedium durchströmter Brennraumabschluß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der den Brenner (96) umgebenden Gußglieder (92) mindestens ein ein radiales Abströmen der Brenngase ermöglichender Spalt (102) angeordnet ist, der eine Verbindung mit einem Abgassammeiraum (103) herstellt.

20. Wasserheizer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußglieder (92) im wesentlichen torusförmig ausgebildet sind und

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voneinander in Längsrichtung des Brenners (96) durch Spalte (102) distanziert angeordnet sind und den Brenner (96) umgeben, wobei zwischen der Außenwand der Gußglieder (92) und der Innenwand des Mantels (113) der Kammer (110) der Abgassamme1raum (103) vorgesehen ist, der mit einer Abströmöffnung der Kammer (110) in Verbindung steht und der Brennraumabschluß (97) durch eine Platte gebildet ist, die den von den Gußgliedern (92) begrenzten Brennraum (95) überdeckt.

21. Wasserheizer nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußglieder (92) mit in axialer Richtung des Brenners (96) abstehenden Noppen (111) oder Rippen versehen sind, welche letzteren radial ausgerichtet sind, zwischen denen Abströmkanäle (102) für die Brenngase verbleiben.

22. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abströmöffnung (104) zentrisch an einer Stirnseite (114) der Kammer (HO) angeordnet ist, wobei die entsprechende Stirnwand (114) vorzugsweise kegelförmig ausgebildet ist.