DE7239894U

DE7239894U - Wassererhitzer, insbesondere Warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE7239894U
Application number: DE7239894U
Authority: DE
Original assignee: Junkers and Co GmbH
Current assignee: Junkers and Co GmbH
Publication date: 1973-09-27

Description

Junkers 651 PLI 1-Ctü/Vo 22.Januar 1973

JUNKERS & CO. GMBH, in Wernau/Neckar

Wassererhitzer, insbesondere Warmwasserspeicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wassererhitzer, insbesondere Warmwasserspeicher, welcher mit einem Brenner versehen ist, der einen evakuierten, teilweise mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel gefüllten Verdampfer beheizt und dabei Dampf erzeugt, der an einer mit dem zu erhitzenden V/asser in Kontakt stehenden Wand kondensiert und dabei seine Verdampfungswärme abgibt.

In bekannten Wassererhitzern dieser Art ist der Verdampfer für das Wärmeübertragungsmittel derart gestaltet, dass der Dampf unmittelbar über dar Flüssigkeit den Behälter für das zu erhitzende Wasser umgibt und an dessen Wand kondensiert. Das Kondensat muss dabei entgegen der Dampfströmung zurückfliessen and tropft sch.liessl.ich auf die K.üssigkeitsober .lache im Verdampfer» Dadurch wird aber tier Verdampfungs- sowie der WärmHubertragungsprozesr gestört.,

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wassererhitzer der genannten Art ?u entwickeln, bei welchem eine bessere Wäimeubertragung erreicht wird und die ferner eine kleinere Gerätebaugrösse ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgenäss dadurch gelöst, dass fi^;r das Wärmeübertragungsmittel ein räumlich getrennt vom Verdampfer angeordneter Kondensator vorgesehen ist, der in den Behälter für das zu erhitzende V/asser hineinragt, JMd dass Verdampfer und Kondensator über eine Dampfleitung und mindestens eine räumlich getrennt von der Dampfleitung angeordnete Kondensatleitung miteinander verbunden sind, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt der Dampfleitung ist.

Der Verdampfer, die Dampfzuführung, der zweite Wärmeübertrager und die Rückführleitung bilden einen geschlossenen Kreislauf für das Wärmeübertragungsmittel, welches durch entsprechende Bemessung der Leitungsquerschnitte im gewünschten Sinne umläuft. Das Kondensat fliesst über die getrennt zur E-ampfzuführung angeordnete Rückführleitung in den Verdampfer zurück, ohne dabei mit dem neu aufsteigenden Dampf in Kontakt zu kommen. Dabei wird die Verdampfungswärme in höherem Grade an die Wand der Kondensationskammer abgegeben, weil eine vorzeitige Kondensation des Dampfes an zurückfallenden Kondensattröpfchen weitgehend unterbunden wird. Die hierdurch erzielte Verbesserung der Wärmeübertragung ermöglicht ferner eine Einsparung der Wärmeübertragungsfläche und demzufolge eine Verringerung "der Gerätebaugrösse.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Flüssigkeitspegel im Verdampfer im Ruhestand in einer Ebene unterhalb des Kondensators liegt, und dass die Rückführleitung für das Kondensat an ihrem einen Ende mit der unteren Seite d^r Kondensationskarnmer in Verbindung steht und mit dem anderen En.de in die tiefste Stelle des Verdampfer3 mündet.

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Dadurch ist erreicht, dass die V/and. der Kondensationskomner vollst ändic zur Wärmeübertragung zur Verfügung steht. Ausserdem ist durch die Anordnung der Rückführleitung das Rückfliessen des Kondensats zur Flüssigkeit im Verdampfer sichergestellt, wodurch der Strömungskreislauf störungsfrei verlaufen kann.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass der Querschnitt der Dampfzuführung mindestens doppelt so gross ist wie der Querschnitt der Rücklaufleitung für das Kondensat. Das durch eingehende Versuche ermittelte Querschnittsverhältnis sichert einen richtigen Umlaufsinn im Strömungskreislauf.

Die Wärmeübertragung kann weiter verbessert werden, wenn gemäss der Erfindung die V/and der Kondensationskammer an der Innen- und an der Aussenseite mit wärmeleitenden Lamellen versehen ist. Dadurch kann die Kondensationsfläche im Innenraum und die Kontaktflache des Mediums mit der Aussenwand der Kammer zur Beschleunigung der Wärmeübertragung wesentlich verbessert werden, ohne dafür das Volumen der Kammer nennenswert vergrössern zu .. 'sse;¹..

Ein weiteres rlsrkmal der Erfindung ist, dass die den geschlossenen Kreislauf für das Wärmeübertragungsmittel bildenden Teile (Verdampfer, Kondensat ο x¹·, Verbindungsleitungen) zu einer vorgefertigten Baueinheit zusammengefasst sind, welche an einer Einbauöffnung des Behälter? für das zu erhitzende Wasser lösbar angeflanscht ist.

Dadurch ist erreicht, dass ein etwa undicht werdender Teil des Kreislaufs für das-Wärmeübertragungsmittel leicht ausgebaut; um; repariex't bzw. durch einen anderen Teil ersetzt werden kann. Ferner kann eine derartige lösbare Baueinheit für das Wärmeübertragungsmittel vielseitige Verwendung finden.

Bei einem Wassererhitzer, d.essen Brenner ''nterhalb des Gerätes angeordnet ist, wird ferner erfi?adungsg3iaäss vorgeschlagen, da:;:/. der Kondensator ein aufrechtstehende,';;, an beiden Etirnenden [^-

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:-,-hlo:;sor.(>.; wefar.s ist, dass die Dampf zuführung als Rohrschacht aus-"obildet ist., welcher den Boden des Kondensators durchdringt w.iw ' !.n Gtück weit in dessen Innerer, hineinragt, und dass ferner tior Vordampfer ein quer zur Längsachse der Dampf zuführung angeordnet , langgestreckter und vorzugsweise als Rohrbündel mit Lamellen aus^ebildeter Bauteil ist, welcher mindestens annähernd in seiner Längsmitte an den die Dampfzuführung bildenden Rohrschacht angeschlossen ist und in dessen Stirnseiten mindestens je eine vom Boden des Kondensatorgefässes ausgehende Rückfuhrleitung i'ür cas Kondensat einmündet.

Bei einer solchen Einrichtung sieht die Erfindung vor, dass der Kondensator bis zu seiner Bodenfläche in den Behälter für das zu erhitzende Wasser eintaucht und am Boden dieses Behälters befestigt ist.

Eine niedrig bauende Ausführung ergibt sich, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Kondensator ein liegendes, an beiden Stirnseiten geschlossenes Gefäss ist, dass der Verdampfer seitlich in einer Ebene unterhalb des Kondensators angeordnet ist und mit diesem durch einen schräg ansteigenden Dampfzuführungsschacht und eine darunterliegende Rückführleitung für das Kondensat verbunden ist, und dass sowohl der Dampfzuführungsschacht als auch die Rückführleitung in die eine Stirnseite des Kondensators einmünden.

ηit einer derartigen Anordnung ist erreicht, dass zur bequemeren Raumgestaltung die Heizquelle seitlich neben dem Wasserbehälter durch entsprechend gerichtete Dampf- und Kondensatrückführleitungen angeordnet werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das wärmeisolierende Material für den Behälter nicht feuerbeständig sein muss, weil es nicht mit den Verbrennungsgasen in Kontakt kommt.

'-..Vi der Zeichnung sind zv/oi Ausfi'^vcu:n ;-;V> ■■-;,- iele gomäss der Er-

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findung schematisch dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel im Schnitt;

Fig. 2 ein Einzelteil des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 ein Einzelteil aus Fig. 3· J

Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist ein Wassererhitzer | 10 mit einem das zu erhitzende Wasser enthaltenden Behälter 11 | versehen, welcher von einer wärmeisolierenden Ummantelung 12 um- \ geben ist. Am Boden des Behälters 11 ist ein Heizaggregat 13 an- j geflanscht, welches ein Wärmeübertragungsmittel enthält. Ein als χ Wärmeübertrager ausgebildeter, zylindrischer Kondensator 14, der \ bis auf das untere Ende 15 in den Behälter 11 hineinragt, zwei ; vom unteren Ende 15 des Kondensators 14 abzweigende Rückführ- ; leitungen 16 und eine ebenfalls von dem unteren Ende 15 ausgehende Dampfzuführleitung 17» welche mit drei querliegenden Verdampferrohren 18 in Verbindung steht, bilden das Heizaggregat 13· Die Rückführleitungen 16 für das Kondensat sind an ihrem unteren Ende über eine Querleitung 19 (Fig. 2) mit den Verdampferrohren 18 an deren Stirnseiten 20 in Verbindung. Der Kondensator 14 ist innen und aussen mit wärmeleitenden Lamellen 21 und 22 und die Verdanpferrohre 18 mit Lamellen 23 versehen. Die Verdampferrohre 18 enthalten das flüssige Wärmeübertragungsmittel 24. Unterhalb des Verdampfers 18 ist ein Brenner 25 angeordnet. Ein Gehäuse 26 umhüllt das Gerät derart, dass ein Zwischenraum zwischen dem Behälter 11 und dem Gehäuse 26 als Abzug für die Abgase freibleibt. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Heizaggregates 13 =

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Pie vom Brenner 25 entstandenen Verbrennungsgase, die das Wärmeübertragungsmittel 24 aufheizen sollen, werden über den Raun zwischen dem Behälter 11 und dem Gehäuse 26 abgeführt. Der in den Verdampfern 18 erzeugte Dampf strömt durch die Dampfzuführleitung 17 in die Kondensationskammer 14. Dort kondensiert er an den kühlen Lamellen 21 und an der Wand der Kondensationskamner 1A-. Diese, sowie auch die Lamellen 22 leiten die durch die Kondensation abgegebene Verdampfungswärme an das Wasser im Behälter 11 weiter. Das Kondensat sammelt sich am Boaen 15 derKondensationskammer und wird durch die Rückführleitungen 16 seitlich der Flüssigkeit 24 zurückgeführt, so dass der Verdampfungsprozess nicht gestört wird. Ein Rückfliesaen des Kondensats über die Dampfzuführleitung 17, ist dadurch verhindert, dass diese ein wenig über die Ebene des Bodens 15 in die I.ondensationskammer 14 hineinragt. Ferner wird durch den im Verhältnis zum Querschnitt der Dampfzuführleitung 17 viel kleineren Querschnitt der Rückfuhrleitungen 16 weitgebend verhindert, dass Dampf durch die Rückführleitung entgegen dem eben definierten Strömungskreislauf strömt.

Der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung durch Dampf steht im direkten Verhältnis zum Volumen des Wärmeübertragungsniittels und der Grosse der Kontaktflächen der Wärmeübertrager 14 und 18. Jedoch kann ein Wassererhitzer 10 nach der beschriebenen Ausführung trotz einer verhältnismässig kleinen Baugrösse des Heizaggregates 13 eine hohe Heizleistung erreichen. Ferner ist nach Entleeren des Behälters 11 das Heizaggregat 13 durch einfaches Lösen und Anziehen von Befestigungsmitteln 28' am Flansch 28 leicht auswechselbar.

Diese Vorteile ergeben sich auch bei einem zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, welches in der Fig. 3 dargestellt ist. Dabei sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen aus Fig. 1 bezeichnet.

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In diesen Fall ist das lioizagcregat 13' ''¹^ oiner Soitnr.w.-irid d...·:; '.Vnrmwasserbehälters 11 angeflanscht. Die zylindrische, ,··.!:.; Wärmeübertrager ausgebildete Kondensationr.kammer Vl-' ic, I horizontal im Behälter 'Ί1 angeordnet und grenzt mit einer Stirnwand 29, welche mit einem Flansch 28 versehen ist, an der Behälterwand an. In den oberen Teil dieser Stirnwand 29 mündet eine Dampfzuführleitung 30, welche einen in einer tieferen Ebene als die Kondensat ionGkammer 1V und seitlich von ihr liegenden Verdampfer J1

mit der Kondensationskammer 14 verbindet. Die Dampfzuführleitung 30 ist mit einer Wärmeisolierschicht 32 versehen. Am unteren Ende der Stirnwand 29 gent die Rücklauf leitung 16' ab. Die liücklaufleitung 16', deren Querschnitt höchstens so gross ist, wie der halbe Dampfleitungsquerschnitt, mündet im unteren, der Kondensationskammer 14' entfernt liegenden Ende der Verfampfers 3^ ·> und sie ist so verlegt, dass sie nicht in die Heizzone des unter dem Verdampfer angeordneten 3renners 25 kommt. Die Rücklaufleitung 16' kann auch von der gegenüberliegenden Stirnwand 32 des Kondensators 14' abzweigen (Fig. 4).

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lage des Brenners 25 unabhängig von der Lage des Behälters 11. Durch entsprechende Gestaltung der Dampf- und Rückführleitung kann die Anordnung der ganzen Einrichtung dem dazu zur Verfügung stehenden Raum angepasst v/erden.

Claims

Junkers 651 - 8 ■■ Neue Ansprüche

1. Wassererhitzer, insbesondere Warmwasserspeicher, welcher mit einem Brenner versehen ist, der einen evakuierten, teilweise mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel gefüllten Verdampfer beheizt und dabei Dampf erzeugt ^ dar an einer mit dem zu erhitzenden Wasser in Kontakt stehenden Wand kondensiert und dabei seine Verdampfungswärme abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass für das Wärmeübertragungsmittel ein räumlich getrennt vom Verdampfer (18, 31) angeordneter Kondensator (14, 14') vorgesehen ist, der in den Behälter (11) für das zu erhitzende Wasser hineinragt, und dass Verdampfer und Kondensator über eine Dampfleitung (17, 30) und mindestens eine räumlich getrennt von der Dampfleitung angeordnete Kondensat-leitung (16, 16') miteinander verbunden sind, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt der Dampfleitung ist.

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Flüssigkeitspegel im Verdampfer (18, 31) in Ruhestand in einer Ebene unterhalb des Kondensators (14, 14') liegt und dass die Rückführleitung (16, 16') für das Kondensat an ihrem einen Ende mit der unteren Seite des Kondensators (14, 14') in Verbindung steht und mit dem anderen Ende in die tiefste Stelle des Verdampfers (18, 31) mündet.

3· Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Querschnitt der Dampfzuführung (17» 30) mindestens doppelt so gross ist wie der Querschnitt der Rückführleitung (16, 16') für c.as Kondensat.

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4. '.v'assererhitzer nach einen der vorhergehenden Ansprücho, dadurch gekennzeichnet, dass die Wond der Kondensctionskammer (14, 14') an der Innen- und Au:;senseite mit wärmeleitenden Lamellen (21, 22) versehen int

5« Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den geschlossenen Kreislauf für das Wärmeübertragungsmittel bildenden. Teile (Verdampfer,Kondensator, Verbindungsleitungen) zu einer vorgefertigten Baueinheit (13, 13') zusammengefasst sind, welche an einer Einbauöffnung des Behälters (11) für das zu erhitzende Wasser lösbar angeflanscht ist.

6. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator ein aufrechtstehendes, an beiden Stirnenden geschlossenes Gefäss (14) ist, dass die Danpfzuführung als Rohrschacht (17) ausgebildet ist, 'welcher den Boden des Kondensators durchdringt und ein Stück weit in dessen Inneres hineinragt, und dass ferner der Verdampfer (18) ein quer zur Längsachse der Dampfzuführung angeordneter, langgestreckter und vorzugsweise als Rohrbündel mit Lamellen ausgebildeter 3auteil ist, welcher mindestens annähernd in seiner Längsmitte an den DampfZuführungsschacht (17) angeschlossen ist und in dessen Stirnseiten mindestens Je eine vom Boden (15) des Kondensatorgefässes ausgehende Rückführleitung (16) für das Kondensat einmündet.

7· Wassererhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Kondensator (14) bis zu seiner Bodenfläche (15) in den Behälter (11) für das zu erhitzende Wasser eintaucht und am Boden dieses Behälters befestigt ist.

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sc::erhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator ein liegendes, an beiden Stirnseiten geschlossenes Ge:u3G (1A-', Fig. 3) ist, dass der Verdampfer (31) seitlich in einer Zbene unterhalb des Kondensators (1A-' ) angeordnet ist und mit diesem durch einen schräg ansteigenden Dampfzuführungsschacht (30) und eine darunterliegende Rückführleitung (16*) für das Kondensat verbunden₍ist, und dass sowohl der DampfZuführungsschacht (30) als auch die Rückfahrleitung (16') in die eine Stirnseite des Kondensators einmünden.

9· '.ν'ε-ssererhitzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Kondensator (1A-' ) bis zu einer Stirnwand (29) i^ Behälter (11) für das zu erhitzende ^;.!asser angeordnet ist und mit dieser Stirnwand (29) innen am Mantel des Behälters (11) befestigt ist.

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