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Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Warmwasser-Durchiauferhitzer,
bei dem in einen von Wasser durchströmten Kessel ein Gasf Luft-Gemisch nach dem
Prinzip der pulsierenden Schwingfeuereinheit eintaucht, die durch einen Luftzylinder,
ein mit diesem verbundenes Mischrohr, eine sich an dieses anschließende Brennkammer
und ein davon ausgehendes Schwingrohr gebildet wird, gemäß Patentanmeldung P 28
25 809,5.
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Ein wesentliches Merkmal des Warmwasser-Durchlauferhitzers nach der
genannten Patentanmeldung ist, daß die gesamte wärmeerzeugende Einheit, zu der auch
die Brennkammer und das Schwingrohr gehören, in Wasser eintaucht und direkt die
durch die pulsierende Verbrennung entstehende Wärme an das Wasser abgibt.
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Diese Wärmeabgabe an das Wasser bedeutet aber umgekehrt auch eine
Kühlung der entsprechenden Bauteile, so insbesondere der Brennkammer und des 1curzen
Teiles des Mischrohres, das zwischen Luftzylinder und Brennkammer auch von Wasser
umspült ist. Diese Kühlung bringt es mit sich, daß schwer zündfähige Gase, wie bspw.
Erdgas, nur dann eine stabile Verbrennung ergeben, wenn man das Gas/Luft-Gemisch
relativ fett einstellt, do h. wenn das Verhältnis von Gas zu Luft relativ hoch liegt.
Das ist aber unerwünscht, weil dann der Anteil von unverbranntem Kohlenmonoxid im
Abgas u.U. bei schwer zündfähigen Gasen oder Gasgemischen ebenfalls noch höher liegt
als erwünscht.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasser-Durchlauferhitzer
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Zündung an sich schwer
zündbarer
Gase (wie z.B. Erdgas) verbessert wird, so daß das Gas/Luft-Gemisch im zu verbrennenden
Gemisch gegenüber der bekannten Anordnung herabgesetzt werden kann mit der Folge,
daß auch der Anteil unverbrannten Kohlenstoffmonoxids im Abgas gesenkt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem das
Mischrohr mit der Brennkammer verbindendem Rohrabschnitt ein das in die Brennkammer
eintretende Gas/Luft-Gemisch in das Innere der Brennkammer einleitender Gemischführungsteil
vorgesehen ist, der von dem Rohrabschnitt wärmeisoliert ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
definiert.
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Auf diese Weise wird im Bereich des Einlaufs des Gas/Luft-Gemisches
in die Brennkammer ein von der durch das Wasser gekühlten Wandung wärmeisolierter
Gemischführungsteil geschaffen, der sich beim Betreiben des Warmwasser-Durchlauferhitzers
soweit erhitzt, daß er das eintretende Gas/Luft-Gemisch erwärmt und damit dessen
Zündbereitschaft erhöht.
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Man kann die Lösung der gestellten Aufgabe als eine teilweise doppelte
Wandung der Brennkammer bzw. des Gemischzuführungsbereiches auffassen, die dafür
sorgt, daß die Kühlung durch das umgebende Wasser den Bereich, mit dem das frisch
eintretende Gas/Luft-Gemisch zunächst in Berührung kommt, nicht erfasst. Ferner
ist vorteilhafter Weise vorgesehen, daß dieser Gemischführungsteil auch dazu verwendet
wird, eine Zirkulationsströmung in der Brennkammer zu erzeugen. Dies führt im Inneren
der zylindrisch ausgebildeten Brennkammer zu einem nicht durch Kontakt mit den Wänden
gekühlten Wirbel, in dem sich bevorzugt heiße Zündkerne ausbilden, die auch beim
Ausstoß verbrannter
Gase durch das Schwingrohr erhalten bleiben,
so daß dadurch die Zündung des neu eintretenden Gas/Luft-Gemisches während der nächsten
Druckhalbwelle begünstigt wird. Vorteilhafterweise ist dann das Schwingrohr ebenfalls
so an der Brennkammer angeordnet, daß die während der negativen Drückhalbwelle in
der Brennkammer vom Schwingrohr in die Brennkammer zurückschwingenden Gase diese
Zirkulationsschwingung ebenfalls begünstigen. Ein Teil dieser rückschwingenden Gase
gelangt auch auf den genannten Gemischführungsteil und sorgt dbei dafür, daß Zündkerne
auch in diesen gelangen, so daß dadurch ebenfalls die Zündung des frisch eintretenden
Gas/Luft-Gemisches begünstigt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen
werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II
in Fig. 1; Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel.
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Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 der Anmeldung P 28 25 809.5.
Im Luftzylinder 10 ist das Mischrohr 18 angeordnet, durch das ein Gas/Luft-Gemisch
in die Brennkammer 23 gelangt. In Fig. 1 der vorliegenden Anmeldung endet das Mischrohr
18 in einem Rohrstutzen 181 mit gegenüber dem Mischrohr 18 etwas vergrößertem Durchmesser,
der dann seinerseits in die Brennkammer 23 übergeht. Der absatzförmige Obergang
von 18 nach 181 ist mit 188 bezeichnet.
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An dem Übergang 188 entsteht, wie durch die eingezeichneten Pfeile
angedeutet, eine Verwirbelung des eit1tretenden Gas/Luft-Gemisches, die zu einer
intensiven Vermischung von Gas und Luft führt, wie sie Voraussetzung für eine gute
Verbrennung ist. Von der Brennkammer 23 geht das Schwingrohr 24 ab.
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In dem Rohrstutzen 181 ist ein Gemischführungsteil 182 eingesetzt.
Er wird im Rohrstutzen 181 gegenüber diesem mit liilfe eines wärmeisolierenden Einsatzes
183 gehalten, dessen äußerer Querschnitt dem des Rohrstutzen 181 und dessen innerer
Querschnitt dem Gemischführungsteil 182 angepasst ist. Die Befestigung erfolgt durch
(nicht gezeigte) Scjjrauben, Nieten oder Haltestifte. Der Einsatz ist aus Keramik,
Asbest o.ä. Der Gemischführungsteil 182 ist im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet
und stellt im Bereich des Rohrstutzens 181 praktisch eine doppelte Wand dar, die
durch den Einsatz 183 vom Rohrstutzen 181 wärmeisoliert ist, die von dem Wasser,
das den Rohrstutzen 181 oberhalb und außerhalb des Luf tzylinders 10 umgibt, nicht
gekühlt werden kann.
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Der Gemischführungsteil 182 erstreckt sich dann noch über den Rohrstutzen
181 in die Brennkammer 23 hinein und ist an seinem in die Brennkammer hineinragenden
Ende 23 in gewissem Abstand von der Wand der Brennkammer 23 mit einem gekrümmten
Bereich 184 versehen. Der Bereich 184 verläuft konzentrisch zur Wand der Brennkammer,
die als Zylinder mit der Achse A ausgebildet ist. Der Bereich 184 lenkt den (5,as/l
uft-(,emisch-Strom, der von dem Mischrohr 18 her in die e Hrerlnkammer 23 eintritt.
Dadurch bildet sich eine irkilati onss-trömuni in der Brennkammer 23 aus. Sie begürlstigt
die Bildung heißer Wirbel im Innern der Brennkammer, die auch zumindest teilweise
während der Ausstoßphase
erhalten bleiben und die Zündung des neu
etntretenden Gas/Luft-Gemisches fördern.
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Der Gemischzuführungsteil 182 ist, wie bereits erwähnt, von der Außenwandung,
die durch den Rohrstutzen 181 bzw.
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die Brennkammer 23 gebildet wird, durch den Einsatz 183 wärmeisoliert.
Dadurch gibt er nicht im selben Maße Wärme an das umgebende Wasser ab, wie die direkt
mit dem Wasser in Kontakt stehenden Teile. Der Gemis chführungs teil 182 kann sich
daher im Betrieb stärker aufheizen; er wird im Dauerbetrieb des Schwingbrenners
glühend. Dadurch wird das vom Mischrohr 18 eintretende Gas/Luft-Gemisch bei Berührung
mit dem Gemischführungsteil ebenfalls stark erhitzt, so daß damit die Zündbereitschaft
verbessert wird.
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Daher können auch Gase oder Gasgemische gezündet werden, deren Zündfähigkeit
an sich geringer als die von normalem Stadtgas oder Flüssiggas ist, wobei zur Zündung
keine besonders fette Einstellung erforderlich ist. Auf diese Weise kann der CO-Gehalt
im Abgas gesenkt werden.
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Wie ferner aus Fig. 1 und zusätzlich noch aus Fig. 2 zu ersehen, geht
das Schwingrohr 24 vom kreisförmigen Querschnitt der Brennkammer 23 ebenfalls im
wesentlichen tangential ab, doch entlang der Achse A der Brennkammer 23 gegenüber
der Stelle der Einmündung des Rohrstutzens 181 etwas versetzt. Das Schwingrohr 24
geht von der Brenn'-kammer 23 entlang der Achse A etwa in der Mitte ab. Daraus ergibt
sich, daR auch die Rückströmurig aus dem Schwingrohr 24 in die Brennkammer 82, die
zur Druckerhöhung und Zündung des Gemisches in die Brennkammer 23 führt, die oben
erwähnte Zirkulationsströmung in die rennkammer begünstigt und aufrecht erhält.
Die dadurch durch die Rückströmung aus dem Schwingrohr erzielte Zirkulation in der
Brennkammer 23 hat denselben Dreh sinn wie die
durch die tangentiale
Anordnung des Rohrstutzens 181 erreichte. Das ist durch die Pfeile 185, 186 in Fig.
1 angedeutet.
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Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wird ein Teil der Rückströmung, die während
der Unterdruckhalbwelle in der Brennkammer 23 in diese zurückströmt (siehe Pfeil
186), auch auf den Gemischführungsteil 182 auftreffen. Dann trifft ein Teil der
heißen Gase einschließlich darin vorhandener Zündkerne auf den Gemischführungsteil
182 auf und führt so die Zündung möglichst bald bei Eintritt des Gas/Luft-Gemisches
in die Brennkammer herbei.
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Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 unterscheidet sich
von demjenigen nach Fig. 1 und 2 dadurch, daß der Gemischführungsteil 182' anders
ausgebildet ist.
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In dem Bereich, in dem der Gemischführungsteil 182' in dem Rohrstutzen
181 sitzt, ist er rohrförmig ausgebildet; daran schließt sich ein mit dem gekrümmten
Bereich 184 endender Abschnitt an, der zur Achse A der Brennkammer 23 hin mit einer
Öffnung 187 versehen ist. Insgesamt ergibt sich eine löffelartige Ausbildung. Entsprechend
der anderen Ausbildung des Bereiches, mit dem der Gemischführungsteil 182' in den
Rohrstutzen 181 hineinragt, ist auch der wärmeisolierende Einsatz 183' zylindrisch
ausgebildet.
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Wie aus Fig. 1 und Fig. 3 zu ersehen, ist das zum Mischrohr 18 hinzeigende
Ende des Gemischführungsteils 182 bzw.
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182' nicht ganz bis zum Kontakt mit dem flanschartigen Übergang 188
geführt. Das hat den Grund, daß eine Erwärmung des Mischrohres 18 möglichst nicht
über das.unmittelbar sich zwingend ergebende Maß hinaus erfolgen soll. Aus diesem
Grund ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der wärmeisolierende Einsatz 183
topfartig ausgebildet und isoliert dLICh den Gemischführungsteil 182 vom Mischrohr
18.
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