DE68918583T2

DE68918583T2 - Wassererhitzerkonstruktion.

Info

Publication number: DE68918583T2
Application number: DE68918583T
Authority: DE
Inventors: Marc W Akkala; Dennis R Hughes
Original assignee: AOS Holding Co
Current assignee: AOS Holding Co
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2009-03-08
Also published as: EP0398454A3; EP0398454B1; CA1323257C; DE68918583D1; EP0398454A2; EP0335516A3; US4817564A; EP0335516A2

Description

Der konventionelle gasbeheizte Wassererhitzer für Haushaltzwecke umfaßt einen im allgemeinen zylindrischen Behälter, um das zu erwärmende Wasser aufzunehmen, und ein Gasbrenner ist unterhalb des unteren Behälterbodens angeordnet. Verbrennungsabgase, die durch die Verbrennung des Gases erzeugt werden, werden durch einen oder mehrere Abzugskanäle abgelassen, die sich nach oben zu durch den Behälter erstrecken. Die Verbrennungswärme wird auf das Wasser im Behälter übertragen, während die erhitzten Gase über den unteren Boden hinweg und die Abzugskanäle passieren.
Um die Gesamthöhe des Wassererhitzers zu verringern, wurde vorgeschlagen, daß der Brenner eine relativ flache, vertikale Abmessung aufweist, und daß ein Brennerkopf von beträchtlichem Durchmesser eingesetzt wird, bei dem das Gas durch eine Vielzahl von Öffnungen austritt, die in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, so daß die Flamme nach außen zu gelenkt wird, horizontal unterhalb des unteren Behälterbodens.
Der untere Boden des konventionellen gasbeheizten Wassererhitzers ist nach oben zu konkav, so daß die Verbrennungsabgase, die vom Brenner erzeugt werden, der sich unterhalb des unteren Bodens befindet, radial nach innen zum mittleren Abzugskanal oder zu den Abzugskanälen kanalisiert werden. Die Benutzung eines konkaven unteren Bodens zeigt gewisse Nachteile darin, daß das Volumen pro Längeneinheit des Behälters reduziert wird, wenn man mit einem konvexen unteren Boden vergleicht, und daß er die Verwendung eines stärkeren Metalls als ein konvexer unterer Boden erfordert. Außerdem wird der konkave untere Boden meistens nicht wegen der hohen Temperatur der Verbrennungsabgase, die er in den Abzugskanal oder die Abzugskanäle kanalisiert, isoliert.
FR 2355241 beschreibt eine Vorrichtung mit einem konvexen unteren Boden, bei der sich die Abzugsvorrichtung unterhalb des unteren Behälterbodens erstreckt, und die einen vergrößerten Verbrennungskammerabschnitt am untersten Ende der Abzugsvorrichtung umfaßt, wobei der Brenner innerhalb der Verbrennungskammer bereitgestellt wird.
Die Erfindung ist auf einen verbesserten gasbeheizten Wassererhitzer ausgerichtet, insbesondere auf eine neuartige Gasbrennerkonstruktion, bei der ein Brenner mit einem kleinen Durchmesser am unteren Ende des Abzugskanals angeordnet wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Wassererhitzer bereitgestellt, der einen Behälter aufweist, der das zu erhitzende Wasser enthält, und der umfaßt: einen unteren Boden; eine Abzugsvorrichtung, die innerhalb einer Öffnung im unteren Boden angeordnet ist und sich nach oben zu durch den Behälter erstreckt, wobei das untere Ende der Abzugsvorrichtung nach unten zu über den unteren Boden hinausragt; einen Brenner, der angrenzend an das untere Ende der Abzugsvorrichtung angeordnet ist, wobei der Brenner eine Querschnittsfläche zwischen 0,5 und 50 % der Querschnittsfläche des unteren Endes der Abzugsvorrichtung aufweist; und eine Positionierungsvorrichtung für die Anordnung des Brenners an der Abzugsvorrichtung und die Zentrierung des Brenners mit Bezugnahme auf die Abzugsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsvorrichtung einen mittleren Montageabschnitt, um den Brenner aufzunehmen, und eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Armen aufweist, die lösbar mit dem unteren Ende der Abzugsvorrichtung in Eingriff kommen, wobei die sich radial erstreckenden Arme jeweils einen sich axial erstreckenden Flansch an deren äußeren Ende aufweisen, und wobei die Flansche elastisch mit dem unteren Ende der Abzugsvorrichtung in Eingriff gebracht werden.
Der Brenner besteht aus einem Unterteil, das einen mittleren Durchgang aufweist, wobei ein Ende des Durchgangs mit der Gaszuführungsleitung verbunden ist, während ein Düsenteil am anderen Ende des Durchgangs montiert ist und eine Düse mit kleinem Durchmesser begrenzt.
Ein Kopf in der Form einer umgekehrten Schale ist mit dem Unterteil verbunden und begrenzt eine Kammer, die mit der Düse in Verbindung steht. Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen bewirkt eine Verbindung zwischen der Kammer und dem Äußeren des Brenners. Bei einer Ausführung der Erfindung erstrecken sich die Öffnungen unter spitzem Winkel zur Horizontalen, während bei einer zweiten Ausführung der Erfindung eine Gruppe von Öffnungen sich horizontal erstreckt, während sich eine zweite Gruppe von Öffnungen vertikal erstreckt.
Das obere Ende des Brennerkopfes bildet eine Abschirmung, die sich nach außen zu über die Öffnungen hinaus erstreckt und dahingehend wirkt, daß das Herabfallen von Fremdsubstanzen auf die Öffnungen oder deren Aufnahme in den Öffnungen verhindert wird.
Beim Brenner der Erfindung sind sowohl das Düsenteil als auch der Kopf herausnehmbar und auswechselbar, so daß die Gaszuführgeschwindigkeit ebenso wie das Flammenbild gesteuert werden können, um die Konfiguration der Verbrennungszone für die betreffende Installation zu optimieren.
Vorzugsweise ist das Flammenbild so ausgelegt, daß die Flamme eine unmittelbare Beziehung zur inneren Oberfläche des unteren Endes des Abzugskanals aufweist, aber nicht direkt auf den Abzugskanal auftrifft.
Während die Konstruktion der Erfindung bei einem konventionellen Wassererhitzer, der einen konkaven unteren Boden aufweist, genutzt werden kann, zeigt die Erfindung eine spezielle Anwendung bei einem Wassererhitzer mit einem konvexen unteren Boden. Da der Brenner am unteren Ende des Abzugskanals angeordnet ist, wird das Flammenbild innerhalb des Abzugskanals erzeugt, und es besteht daher keine Notwendigkeit, daß der untere Boden konkav ist, um die Abgase in Richtung des Abzugskanals oder der Abzugskanäle zu kanalisieren. Dementsprechend kann der untere Boden des Behälters des Wassererhitzers isoliert werden, um den Wärmeverlust bei der Betriebsbereitschaft wesentlich zu reduzieren.
Da das Flammenbild innerhalb des unteren Endes des Abzugskanals angeordnet ist, wird der Wärmeverlust vom Boden des Wassererhitzers während der Beheizung minimiert.
Als weiterer Vorteil wird das Kondensat, das sich durch den Verbrennungsvorgang ergibt, nach unten zu längs der Innenwand des Abzugskanals fließen und nicht die Flamme oder den Brenner berühren, wodurch eine Störung des Verbrennungsvorgangs verhindert und die Korrosion der Bauteile des Brenners minimiert wird.
Bei der Erfindung wird die Leistung durch den Aufbau von Krusten oder Ablagerungen auf dem unteren Boden des Behälters nicht nachteilig beeinflußt, weil der Wärmeübergang vom Verbrennungsvorgang durch den Abzugskanal zum Wasser des Behälters erfolgt, anstatt daß er über den unteren Boden wie beim konventionellen Wassererhitzer erfolgt, bei dem ein Brenner mit großem Durchmesser und ein konkaver unterer Boden verwendet werden.
Da die Verbrennung nicht unterhalb des unteren Bodens stattfindet, gestattet die Erfindung den Einsatz einer nichtmetallischen Behälterkonstruktion.
Weitere Ziele und Vorteile werden im Verlauf der folgenden Beschreibung sichtbar.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen veranschaulichen die beste Ausführung, die gegenwärtig bei der Erfindung in Betracht gezogen wird.
In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 eine vertikale Schnittdarstellung eines typischen Wassererhitzers, der die Brennerkonstruktion der Erfindung einschließt;
Fig. 2 eine vergrößerte vertikale Teilschnittdarstellung, die den Abzugskanal und den Brenner zeigt;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung längs der Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 eine vertikale Schnittdarstellung einer abgewandelten Ausführung des Wassererhitzers der Erfindung;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung längs der Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Seitenteilansicht des Brenners und des unteren Endes des Abzugskanals;
Fig. 8 eine auseinandergezogene Darstellung einer abgewandelten Ausführung der Positionierungsvorrichtung;
Fig. 9 eine vertikale Teilschnittdarstellung der Positionierungsvorrichtung aus Fig. 9 in Verbindung mit einem Wassererhitzer; und
Fig. 10 eine Längsschnittdarstellung einer abgewandelten Ausführung des Brenners.

Beschreibung der veranschaulichten Ausführung

Fig. 1-4 veranschaulichen die Erfindung in Verbindung mit einem konventionellen Wassererhitzer. Fig. 1 zeigt einen typischen Wassererhitzer, der einen vertikalen Behälter 1 für das zu erhitzende Wasser umfaßt. Der Behälter 1 umfaßt einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 2, der an seinem oberen Ende durch einen konvexen oberen Boden 3 und an seinem unteren Ende durch einen nach oben zu konkaven unteren Boden 4 geschlossen ist. Eine im allgemeinen zylindrische Einfassung 5 erstreckt sich nach unten zu vom unteren Boden 4 aus, und eine Reihe von Beinen 5a ist mit dem unteren Rand der Einfassung verbunden und dient dazu, den Wassererhitzer vom Fundament oder dem Fußboden aus zu stützen. Das Wasser wird in den Behälter durch ein Tauchrohr 6 eingeführt, das in einer Öffnung im Boden 3 montiert ist, und das erhitzte Wasser wird aus dem Behälter durch das Austrittsrohr 7 abgezogen.
Ein Brenner 8 befindet sich unterhalb des Behälters, und die Verbrennungsabgase, die vom Brenner 8 erzeugt werden, werden nach oben zu durch einen mittleren Abzugskanal 9 abgelassen, der in den ausgerichteten Öffnungen in den Böden 3 und 4 montiert ist.
Die inneren Oberflächen des Behälters 1 ebenso wie die äußere Oberfläche des Abzugskanals 9 können mit einem korrosionsbeständigen Material beschichtet werden, wie beispielsweise mit Glas oder Emaille, was nicht gezeigt wird.
Den Behälter 1 umgibt eine Hülle 10, und eine Schicht des Isolationsmaterials 11 ist zwischen der Hülle 10 und dem Behälter 2 angeordnet.
Ein konventioneller Thermostat 12 ist innerhalb einer Öffnung im Mantel 2 des Behälters 1 montiert und funktioniert als Gaszuführungsventil 13, das das Gas durch ein Zuführungsrohr 14 dem Brenner 8 zuführt.
Eine Zündvorrichtung, die nicht gezeigt wird, kann angrenzend an den Brenner montiert werden, um das Gas, das aus dem Brenner abgelassen wird, in konventioneller Weise zu zünden.
Der Brenner 8 umfaßt ein Unterteil 15 mit einem mittleren Durchgang 16, und ein Ende des Gaszuführungsrohres 14 ist in abgedichteter Beziehung am Ende des Durchgangs 16 befestigt.
Im entgegengesetzten Ende des Durchgangs 16 ist ein Düsenteil 17 eingeschraubt, das aus einem Gewindeschaft 18 und einem vergrößerten oberen Kopf 19 besteht, der eine Düse 20 mit kleinem Durchmesser abgrenzt.
Am Ende des Unterteils 15 ist ein Kopf 21 im allgemeinen in der Form einer umgekehrten Schale angebracht. Der Kopf 21 besteht aus einem unteren Abschnitt 22, der mit dem Unterteil 15 verschraubt ist und eine Kammer 23 abgrenzt, die mit der Düse 20 in Verbindung steht.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht wird, endet das Ende des Abschnittes 22 in einer nach oben zu konvergierenden Fläche 24, die sich nach oben zu und nach innen unter einem Winkel von etwa 30º bis 60º zur Horizontalen, und vorzugsweise von etwa 45º zur Horizontalen, erstreckt. Die divergierende Fläche 25 erstreckt sich von der Fläche 24 aus nach oben und nach außen zu und ist unter einem Winkel von etwa 30º bis 60º und vorzugsweise von etwa 45º zur Horizontalen angeordnet. Die Fläche 25 ragt seitlich nach außen zu über die Fläche 24 hinaus.
Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 26 wird in der Fläche 24 gebildet, und sie sind, wie gezeigt wird, in einem im allgemeinen kreisförmigen Muster angeordnet. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, erstrecken sich die Öffnungen 26 nach außen zu unter einem spitzen Winkel von etwa 30º bis 60º und im allgemeinen von etwa 45º mit Bezugnahme auf die Horizontale. Die Achsen der Öffnungen 26 liegen zum unteren Abschnitt des Abzugskanals 9 hin, wie in Fig. 2 gezeigt wird, so daß sich die Verbrennungszone im unteren Ende des Abzugskanals befindet.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, ist die horizontale Querschnittsfläche des Brenners 21 im wesentlichen kleiner als die Querschnittsfläche des Abzugskanals 9, um einen ringförmigen Kanal für die Luftversorgung und einen Durchgang für herabfallende Bruchstücke zur Verfügung zu stellen. Um das wirksamste Flammenbild zu erhalten, ermittelte man, daß die Querschnittsfläche an der Stelle der Austrittsöffnungen 26 im Bereich von 0,5 bis 50 % mit Bezugnahme auf die Querschnittsfläche des unteren Endes des Abzugskanals liegen muß.
Die Austrittsöffnungen 26 müssen vorzugsweise in einem Abstand von etwa 76,2 mm unterhalb des unteren Ende des Abzugskanals oder irgendeiner Verlängerung, die mit dem unteren Ende des Abzugskanals verbunden ist, bis etwa 76,2 mm oberhalb des unteren Endes des Abzugskanals oder einer Verlängerung im Interesse der wirksamsten Leistung angeordnet werden. Wenn die Austrittsöffnungen zu weit nach oben innerhalb des Abzugskanals angeordnet werden, kann der Geräuschpegel des Verbrennungsvorgangs erhöht werden, und der Verbrennungsvorgang kann an unzureichendem Sauerstoff leiden, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung nachteilig beeinflußt wird, und das führt zu möglichen Ausfällen der Kontrollampe. Andererseits, wenn die Austrittsöffnungen 26 zu weit unterhalb des unteren Endes des Abzugskanals angeordnet werden, wird das Flammenbild außerhalb des Abzugskanals zu finden sein, woraus ein Wärmeverlust resultiert.
Die Menge des Gases, das in die Kammer 23 gelangt, wird durch die Größe oder den Durchmesser der Düse 20 gesteuert, und durch die Substitution eines Düsenteils durch eine anders bemessene Düse kann die Gaszuführungsgeschwindigkeit leicht gesteuert werden.
Das Gas, das aus den Austrittsöffnungen 26 abgelassen wird, wird in Richtung der inneren Oberfläche des unteren Abschnittes des Abzugskanals 9 gelenkt und durch die Zündvorrichtung gezündet, was zu einem ringförmigen Flammenbild innerhalb des Abzugskanals führt. Durch Ersetzen des Kopfes 21 durch einen Kopf mit einer anderen Anordnung oder Geometrie der Austrittsöffnungen kann das Flammenbild so gesteuert werden, wie es gewünscht wird. Die Größe, das Anordnungsmuster und die Orientierung der Öffnungen 26 werden für jede Anwendung so ausgelegt, daß ein Flammenbild erhalten wird, bei dem die Flamme in nächster Nähe des Abzugskanals 9 vorhanden ist, aber nicht direkt auf die innere Oberfläche des Abzugskanals auftrifft, da ein Auftreffen die Verbrennung nachteilig beeinflussen könnte.
Die divergierende Fläche 25 des Kopfes 21 dient als Abschirmung, um zu verhindern, daß Fremdsubstanzen auf die Öffnungen 26 fallen oder in diese hineingelangen, wodurch eine Verstopfung der Öffnungen verhindert wird.
Die Zeichnungen zeigen den Brenner in Verbindung mit einem Wassererhitzer, aber es wird in Erwägung gezogen, daß der Brenner auch bei anderen Heizungsanwendungen zum Einsatz kommen kann.
Fig. 10 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführung des Brenners. Bei dieser Ausführung umfaßt der Brenner 28 ein Unterteil 29 mit einem mittleren Durchgang 30, und ein Düsenteil 31, das eine dem Düsenteil 17 der ersten Ausführung ähnliche Konstruktion aufweist, wird in das innere Ende des Durchganges 30 geschraubt und begrenzt eine Düse 32 mit kleinem Durchmesser.
Der Kopf 33 wird auf das Unterteil 29 geschraubt und begrenzt eine Kammer 34, die mit der Düse 32 in Verbindung steht. Der Kopf 33 wird mit einer ersten Gruppe von sich radial erstreckenden Austrittsöffnungen 35, die in einem im allgemeinen kreisförmigen Muster angeordnet sind, und einer zweiten Gruppe von sich längs erstreckenden Austrittsöffnungen 36 ausgeführt, die ebenfalls in einem im allgemeinen kreisförmigen Muster angeordnet sind. Die Orientierung der Öffnungen 35 und 36 liefert ein ringförmiges Flammenbild, das in nächster Nähe des Abzugskanals 9 ist, aber nicht direkt auf die Oberfläche des Abzugskanals auftrifft.
Der Kopf 33 ist mit einem vergrößerten Ende 37 versehen, das als Abschirmung dient, um zu verhindern, daß Fremdsubstanzen oder Bruchstücke in die Öffnungen 35 und 36 gelangen.
Während Fig. 1-4 die Brennerkonstruktion der Erfindung in Verbindung mit einem konventionellen Wassererhitzer mit einem konkaven unteren Boden zeigen, kann die Erfindung speziell bei einem Wassererhitzer mit einem konvexen unteren Boden angewendet werden, wie in Fig. 5-7 gezeigt wird. Der Wassererhitzer dieser Ausführung umfaßt einen Behälter 38 für die Aufnahme des zu erhitzenden Wassers, und der Behälter besteht aus einem im allgemeinen zylindrischen Mantel 39, der an seinem oberen Ende durch einen oberen Boden 40 und an seinem unteren Ende durch einen nach unten zu konvexen unteren Boden 41 geschlossen ist. Der untere Boden 41 ist mit einer Wölbung ausgeführt, um optimale physikalische Eigenschaften für den Behälter ebenso wie einen wirksamen Konvektionsfluß des Wassers im Behälter zu bewirken, um dadurch das Verhindern einer Schichtenbildung des Wassers innerhalb des Behälters zu unterstützen.
Das Wasser wird in den Behälter durch ein Eintrittsrohr oder Tauchrohr 42, das eine Vielzahl von Austrittslöchern 42a in seinem unteren Ende aufweist, eingeführt, und das erhitzte Wasser wird aus dem oberen Ende des Behälters durch ein Austrittsrohr 43 abgezogen. Ein Ablaßventil 44 ist im unteren Boden für das Ablassen des Wassers aus dem Behälter angeordnet. Der konvexe untere Boden 41 zeigt den Vorteil, daß alle Ablagerungen in Richtung des Bereiches des Ablaßventils 44 gelenkt werden, wo sie ohne weiteres aus dem Behälter während des Ablassens gespült werden können.
Mittig im Behälter 38 ist ein Abzugskanal 45 montiert, und wie in Fig. 5 gezeigt wird, besitzt der Abzugskanal ein unteres Ende 46 mit großem Durchmesser, das innerhalb einer Öffnung im unteren Boden 41 befestigt ist, während das obere Ende 47 mit kleinem Durchmesser innerhalb einer ausgerichteten Öffnung im oberen Boden 40 befestigt ist. Ein Abzugskanalabschnitt 48 mit einem dazwischenliegenden Durchmesser verbindet das untere Ende 46 mit dem großen Durchmesser und das obere Ende mit dem kleinen Durchmesser.
Ein Leitblech 49 kann hängend vom oberen Rand des Abzugskanals 45 angeordnet werden, um den Wärmeübergang zwischen den Verbrennungsabgasen, die innerhalb des Abzugskanals nach oben strömen, und dem Wasser im Behälter 38 zu verstärken. Es wird bevorzugt, daß der vertikale Abstand zwischen dem unteren Ende des Leitbleches 49 und dem oberen Ende des Brenners 55 im Bereich von 5 bis 20 in. liegt, um die beste Leistung zu erhalten. Wenn das untere Ende des Leitbleches 49 weniger als 5 in. vom Brenner entfernt ist, kann das Flammenbild das Leitblech berühren, was die Verbrennung nachteilig beeinflussen könnte. Andererseits, wenn der Abstand größer als 20 in. ist, wird der Wärmeübergang am unteren Ende des Abzugskanals reduziert, woraus ein Wirkungsgradverlust resultiert.
Der Behälter 38 wird von einem Mantel 50 umgeben, und das untere Ende des Mantels 50 ist innerhalb des aufrechtstehenden peripheren Flansches eines Unterteils 51 montiert. Eine Schicht des Isolationsmaterials 52, das in Form eines Glasfaser- oder Schaumharzmaterials oder beider vorliegen kann, wird im Raum zwischen dem Mantel 50 und dem Behälter 38 angeordnet. Wie speziell in Fig. 5 gezeigt wird, erstreckt sich die Isolationsschicht 52 unterhalb des unteren Bodens 41 zum unteren Ende 46 des Abzugskanals 45 und weist die Form eines Schaumharzes auf. Eine ringförmige Schicht aus Glasfasern 53 umgibt das untere Ende 46 des Abzugskanals 45 und erstreckt sich zum Mantel 50. Die Schicht 53 dient als Damm, um das flüssige Harz einzuschließen, wenn es in den Raum zwischen dem Mantel 50 und dem Behälter 38 während der Verschäumung eingeführt wird. Eine Platte 54 aus nichtbrennbarem Material, wie beispielsweise Metall, kann auf die untere Oberfläche der Schicht 54 aufgebracht werden.
Ein Gasbrenner 55, der hinsichtlich der Konstruktion dem Brenner 8 der ersten Ausführung ähnlich ist, ist angrenzend an das untere Ende des Abzugskanals 45 angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Um den Betrieb des Brenners 55 zu steuern, ist ein konventioneller Thermostat 56 innerhalb einer Öffnung im Behälter 38 montiert und funktioniert als Gaszuführungsventil 57, das das Gas durch ein Zuführungsrohr 58 dem Brenner 55 zuführt.
Wie vorangehend beschrieben wird, ist der Brenner 55 so konstruiert und angeordnet, daß das Flammenbild eine unmittelbare Beziehung zur Innenwand des Abzugskanals 45 aufweist, aber nicht direkt auf den Abzugskanal auftrifft. Während des Verbrennungsvorganges wird ein Kondensat erzeugt, und das Kondensat wird nach unten längs der Innenfläche des Abzugskanals 45 tropfen und in einer Tropfschale 61 aufgefangen werden, die sich unterhalb des Brenners befindet und am Unterteil 51 gehalten wird. Da der Brenner 55 im wesentlichen einen kleineren Durchmesser oder eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der Abzugskanal, wird das Kondensat, das nach unten längs des Abzugskanals 45 tropft, nicht den Brenner 55 berühren, wodurch jegliche Störung des Verbrennungsvorganges verhindert und ebenfalls die Möglichkeit einer Korrosion der Bauteile des Brenners minimiert wird. Herabfallende Bruchstücke fallen ebenfalls durch diesen Spalt.
Um den Verbrennungsvorgang zu optimieren, muß der Brenner 55 koaxial mit Bezugnahme auf den Abzugskanal 45 angeordnet werden, und bei der Konstruktion, die in Fig. 5-7 gezeigt wird, wird eine Positionierungsvorrichtung 62 eingesetzt, um den Brenner zu zentrieren. Die Positionierungsvorrichtung 62 wird mit einer mittigen Öffnung versehen, die den Brenner 55 aufnimmt, und eine Vielzahl von flexiblen Vorsprüngen 63 begrenzt die Öffnung und kommt mit der Außenfläche des Brenners in Eingriff, um den Brenner an der Positionierungsvorrichtung zu verankern.
Wie am besten in Fig. 6 veranschaulicht wird, ist die Positionierungsvorrichtung 62 mit einer Gruppe von sich radial erstreckenden Armen 64 versehen, und das äußere Ende eines jeden Armes ist mit einem sich nach oben zu erstreckenden Flansch 65 ausgestattet, der mit der Außenfläche des Abzugskanalendes 46 in Eingriff kommt. Die Positionierungsvorrichtung 62 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Metall, und während sich die Positionierungsvorrichtung mit Bezugnahme auf den Abzugskanal nach oben bewegt, werden die Flansche 65 durch den Abzugskanal nach außen zu abgelenkt, und die Rückfederung der Flansche wird die Positionierungsvorrichtung relativ zum Abzugskanal in Position halten. Die Positionierungsvorrichtung 62 stellt eine einfache, aber dennoch wirksame Vorrichtung für die genaue Zentrierung des Brenners 55 mit Bezugnahme auf den Abzugskanal 45 zur Verfügung. Wenn es gewünscht wird, können die oberen Flächen der Arme 64 nach oben zu gewölbt oder konvex sein, um zu verhindern, daß sich Fremdsubstanzen oder Kondensat auf den Armen ansammelt.
Die Positionierungsvorrichtung 62 kann ebenfalls bei der Behälterkonstruktion in Fig. 1 angewendet werden. In jenem Fall würden die Flansche 65 an den Armen 64 mit der Innenfläche des Abzugskanals anstelle mit der Außenfläche, wie in Fig. 5 gezeigt wird, in Eingriff kommen.
Fig. 8 und 9 zeigen eine abgewandelte Ausführung einer Vorrichtung, die nicht nur den Brenner 55 koaxial relativ zum Abzugskanal 45 anordnet, sondern die ebenfalls eine wichtige Funktion während der Aufbringung der Schaumisolierung auf den Behälter ausübt. Die Positionierungsvorrichtung umfaßt ein metallisches Querteil 66 aus einem Paar ineinandergreifender Streifen 67 und 68. Die Streifen 67, 68 besitzen mittlere vertikale Nuten oder Kerben, um das Ineinandergreifen zu ermöglichen, wodurch eine "eierkistenartige" Verbindung zwischen den Streifen zustande gebracht wird.
Jeder Streifen 67, 68 wird mit einem im allgemeinen horizontalen Vorsprung 70 ausgebildet, und das untere Ende 46 des Abzugskanals 45 wird auf den Vorsprüngen 70 getragen, wie in Fig. 9 gezeigt wird.
Angrenzend an jeden Vorsprung 70 ist ein zweiter Vorsprung 71 angeordnet, und der Brenner 55 liegt auf den Vorsprüngen 71 auf. Das Querteil 66 wird daher dazu dienen, den Brenner 55 mit dem Abzugskanal 45 koaxial auszurichten.
Der untere Rand eines jeden Streifens 67, 68 wird mit einem Paar Schlitzen 72 versehen, und der aufrechtstehende Flansch 73 der Tropfschale 61 wird in den Schlitzen 72 aufgenommen.
Außerdem umgibt eine metallische Strahlungsabschirmung 74 den Brenner 55, und die Abschirmung 74 ist mit einem vertikalen Spalt 75 versehen, durch den sich die Gasleitung 58 erstreckt. Die Abschirmung 74 ist mit Bezugnahme auf den Brenner 55 und den Abzugskanal 45 zentriert, indem die Schlitze 76 in der Abschirmung mit den Schlitzen 77, die im unteren Rand der Streifen 67, 68 angeordnet sind, in Eingriff kommen.
Bei der Fertigung des schaumisolierten Wassererhitzers werden die Faserschicht 53 und die nichtbrennbare Platte 54 anfangs nach oben über das untere Ende 46 des Abzugskanals 45 geschoben, und das Querteil 66 wird mit der Strahlungsabschirmung 74 und der Tropfschale 61 am Unterteil 51 montiert. Das untere Ende 46 des Abzugskanals 45 wird dann auf den Vorsprüngen 70 des Querteils 66 angeordnet. Indem der Behälter 38 dann auf dem Querteil 66 und die Platte 54 auf dem oberen Rand des Querteils 66 getragen werden, wird der Mantel 50 nach unten um den Behälter herum geschoben, und das Querteil 66 dient dazu, den Mantel mit dem Behälter konzentrisch auszurichten.
Das flüssige, verschäumbare Harz wird danach in das obere Ende des Hohlraumes zwischen dem Behälter 38 und dem Mantel 50 eingeführt, und die Schicht 53 und die Platte 54, die durch das Querteil 66 getragen werden, wirken als ein Gehäuse oder ein Damm am unteren Ende des Hohlraumes, um das flüssige Harz einzuschließen. Das Harz schäumt, um den Hohlraum auszufüllen, und geht eine Bindung mit der Innenfläche des Mantels ebenso wie mit der Außenfläche des Behälters ein. Nach der Verschäumung verteilt der verfestigte Schaum 52 das Gewicht des Behälters über die gesamte Länge der Streifen 67 und 68 des Querteils 66.
Daher dienen die Bauteile der Positionierungsvorrichtung mehreren Funktionen. Die Platte 54 funktioniert als Damm oder Sperre während des Verschäumungsvorganges und wirkt dahingehend, daß ein Auftreffen der Flammen auf die Isolation während der normalen Verwendung des Wassererhitzers verhindert wird. Das Querteil 66 dient nicht nur dazu, den Brenner 55 mit dem Abzugskanal 45 konzentrisch auszurichten, sondern funktioniert auch, um den Mantel 50 mit dem Behälter 38 auszurichten und stützt den Damm oder die Platte 54 für den Verschäumungsvorgang. Außerdem wirkt bei der fertiggestellten Konstruktion das Querteil 66 so, daß das Gewicht des Behälters durch Eingriff des Abzugskanals 45 mit den Vorsprüngen 70 und durch die Verteilung des Behältergewichtes durch den Schaum 52 auf die Streifen 67 und 68 aufgenommen wird.
Bei der Konstruktion der Erfindung erfolgt die Verbrennung innerhalb der Grenzen des Abzugskanals, und im Ergebnis dessen wird der Wärmeverlust vom Boden des Wassererhitzers während der Beheizung minimiert.
Da die Verbrennung innerhalb des Abzugskanals auftritt, kann der untere Boden des Behälters isoliert werden, wodurch die Wärmeverluste bei der Betriebsbereitschaft reduziert werden. Da der Brenner eine relativ kleine Querschnittsfläche aufweist, wenn man mit dem Abzugskanal vergleicht, wird das Kondensat vom Verbrennungsvorgang nicht mit dem Brenner oder der Flamme in Berührung kommen, wodurch eine Störung des Verbrennungsvorganges verhindert und die Korrosion der Bauteile des Brenners minimiert wird.
Der konvexe untere Boden liefert ein verbessertes Konvektionsbild innerhalb des Behälters, und jeglicher Aufbau von Krusten oder Ablagerungen auf dem unteren Boden wird nicht bemerkenswert den Wärmeübergang durch den Abzugskanal zum Wasser beeinflussen.
Während die Zeichnungen die Brenner 8, 28 und 55 in zylindrischer Ausführung zeigen, können die Brenner verschiedene Formen aufweisen, und sie können mit Abflachungen für Mutternschlüssel versehen werden, um einen Mutternschlüssel oder ein anderes Werkzeug aufzunehmen. Wie gezeigt wird, kann die Gasleitung außerdem entweder mit dem untersten Teil oder der Seite des Brenners verbunden werden. Bei bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert sein, daß die Austrittsöffnungen im Brenner so angeordnet werden, daß ein relativ breites Flammenbild erhalten wird, das gegen den unteren konkaven Boden des Behälters spielen würde, anstelle dessen, daß das Flammenbild in den Abzugskanal gelenkt wird.

Claims

1. Wassererhitzer, der einen Behälter (1, 38) aufweist, um das zu erhitzende Wasser aufzunehmen, und der umfaßt: einen unteren Kopf (4, 41), eine Abzugsvorrichtung (9, 45), die innerhalb einer Öffnung im unteren Kopf angeordnet ist und sich nach oben zu durch den Behälter erstreckt, wobei das untere Ende der Abzugsvorrichtung (9, 45) nach unten zu über den unteren Kopf (4, 41) hinausragt; einen Brenner (8, 28, 55), der angrenzend an das untere Ende der Abzugsvorrichtung angeordnet ist, wobei der Brenner (8, 28, 55) eine Querschnittsfläche zwischen 0,5% und 50% der Querschnittsfläche des unteren Endes der Abzugsvorrichtung aufweist; und eine Positionierungs-vorrichtung (62, 66) für die Anordnung des Brenners an der Abzugsvorrichtung und die Zentrierung des Brenners mit Bezugnahme auf die Abzugsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsvorrichtung einen mittleren Montageabschnitt, um den Brenner aufzunehmen, und eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Armen aufweist, die lösbar mit dem unteren Ende der Abzugsvorrichtung in Eingriff kommen, wobei die sich radial erstreckenden Arme (64) jeweils einen sich axial erstreckenden Flansch (65) an deren äußeren Ende aufweisen, und wobei die Flansche elastisch mit dem unteren Ende der Abzugsvorrichtung in Eingriff gebracht werden.

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche mit der äußeren Fläche des unteren Endes der Abzugsvorrichtung in Eingriff sind.

3. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt eine nach oben zu liegende erste Aussparung aufweist, um das untere Ende des Brenners aufzunehmen.

4. Wassererhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial erstreckenden Arme jeweils mit einer zweiten Aussparung versehen sind, die radial nach außen zu von der ersten Aussparung einen Abstand aufweist, wobei das untere Ende der Abzugsvorrichtung mit den zweiten Aussparungen in Eingriff kommt.

5. Wassererhitzer nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische, metallische Strahlungsabschirmung (74) radial nach außen zu vom Brenner angeordnet ist und mit der Positionierungsvorrichtung in Eingriff kommt.

6. Wassererhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tropfschale (61) mit der Abschirmung (74) ausgerichtet und mit den unteren Rändern der Arme verbunden ist.

7. Wassererhitzer nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (10, 50) radial nach außen zu vom Behälter angeordnet ist, um einen ringförmigen Hohlraum dazwischen zur Verfügung zu stellen, und daß die Positionierungsvorrichtung eine Vorrichtung für die Positionierung des Gehäuses radial mit Bezugnahme auf den Behälter umfaßt.

8. Wassererhitzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (53, 54) für das Verschließen des unteren Endes des Hohlraumes vorhanden ist.

9. Wassererhitzer nach Anspruch 7, wenn vom Anspruch 1 abhängig, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der sich radial erstreckenden Arme einen Vorsprung (70) aufweist, um das untere Ende der Abzugsvorrichtung zu tragen, und daß jeder Arm ebenfalls einen Absatz (71) umfaßt, der radial nach innen zu vom betreffenden Vorsprung aus angeordnet ist, um den Brenner (55) zu tragen.

10. Wassererhitzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für das Verschließen des unteren Endes des Hohlraumes ein sich horizontal erstreckendes Schließelement (54) aufweist, das sich radial über den Hohlraum erstreckt, wobei die Positionierungsvorrichtung (66) das Schließelement trägt, um eine vertikale Verschiebung des Schließelementes im Hohlraum nach unten zu verhindern.

11. Wassererhitzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere vertikale Rand eines jeden Armes (67, 68) in Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses (50) angeordnet ist, wodurch das Gehäuse mit Bezugnahme auf die Abzugsvorrichtung ausgerichtet wird.

12. Wassererhitzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolationsschicht (52) innerhalb des Hohlraumes und in Eingriff mit dem Schließelement angeordnet ist.

13. Wassererhitzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (67, 68) verriegelt sind, und daß sie im allgemeinen senkrecht zueinander angeordnet sind.

14. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Kopf (41) nach unten zu konvex ist, und daß eine Isolationsschicht (53) auf der unteren Fläche des unteren Kopfes vorhanden ist, die mit dem herausragenden unteren Ende (46) der Abzugsvorrichtung in Eingriff angeordnet ist.