DE965162C - Lufterhitzer fuer Raumheizzwecke - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957

D16361X/3OC

Lufterhitzer für Raumheizzwecke mit Gebläse, tiefliegendem Feuerraum und darüiberliegendem Brauchwasserbereiter sind bekannt.

Die Erfindung besteht darin, daß der den Feuerraum oder die Brennkammer einschließende Hauptwärmetauscher einen ringzylindrischen Wassermantel aufweist und ein von dem Wärmeübertragungsmittel beheizter Hilfswärmetauscher besonders zur Lufterwärmung bei Hauptwärmetauschern mit senkrechter Achse des Wassermantels in dem von dem Mantel eingeschlossenen Raum und bei solchen mit waagerechter Achse oberhalb des Hauptwärmetauschers vorgesehen ist.

Durch diese Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß die Verteilung der Wärme im Gerät auf die Brauchiwasserbereitung und die Erwärmung der Luft ohne Herabsetzung der Gesamtleistungsfähigkeit erleichtert ist.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt

709 532/84

Fig. ι einen senkrechten Längsmittelschnitt durch einen Warmlufterzeuger mit Brauchwasserbereiter nach der Erfindung,

Fig. 2 einen waagerechten abgesetzten Schnitt nach der Linie γ~γ in Fig. i,

Fig. 3 einen senkrechten Längsmittelschnitt durch einen Warmlufterzeuger mit Brauchwasserbereiter anderer Bauart,

Fig. 4 einen' senkrechten Querschnitt nach der ίο Linie 9-9 in Fig. 3,

Fig. 5 einen waagerechten Schnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 3,

Fig. 6 teilweise einen senkrechten Schnitt und teilweise von der Seite gesehen eine weitere Bauart,

Fig. 7 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 6.

Nach dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erwärmung der beiden zu erwärmenden Mittel, Luft und Brauchwasser, wenigstens teilweise dadurch, daß ein drittes, leicht bewegliches Wärmeübertragungsmittel in rekuperativem Wärmetauschverhältnis zu den beiden zu erwärmenden Mitteln geleitet wird. Dieses dritte Mittel kann entweder Heißwasser oder eine Mischung von Wasser und Dampf sein. Der Lufterhitzer ist mit einem senkrechten, ringförmigen Wasserbehälter 66 versehen, der einen Hauptwärmetauscher umfaßt. Dieser Wärmetauscher schließt mit seinem Doppelboden 67, 68 unten kurz über dem Gehäuseboden ab.

Darüber schließt der Wärmetauscher 66 die Brennkammer 69 ein, die durch eine öffnung 70 in einer Seite des ringförmigen Wärmetauschers in dessen Bodennähe zugänglich ist. Diese Öffnung enthält die Düse 71 eines ölbrenners oder eine andere Vorrichtung zur Flammenerzeugung.

Der ringförmige Wärmetauscher 66 wird in diesem Fall hauptsächlich zur Erwärmung der Luft verwendet, die durch einen ringförmigen Außenmantel 72 geleitet wird, der den Hauptwärmetauscher einschließt.

Das Brauchwasser wird in einem Hilfswärmetauscher 75 erwärmt, der im Hauptwärmetauscher 66 angeordnet ist. Der Hilfswärmetauscher ist mit seinem zylindrischen Behälter 76 im Heizgasraum, der vom oberen Teil des Wärmetauschers 66 begrenzt ist, gleichachsig in diesen und mit Abstand von dessen Innenwand eingebaut. Demzufolge beaufschlagen die Heizgase in einem ringzylindrischen Raum sowohl die Innenwand des Wärme-. tauschers 66 als auch die Außenwand j6 des Hilfswärmetauschers, ehe sie oben über die Auslaßkammer TJ und den Rauchgasstutzen 78 in den Schornstein entweichen.

Eine vom Boden des Hilfswärmetauschers abzweigende Leitung 80 mündet in dem Hauptwärmetauscher 66 abwärts gerichtet bei 81 nahe am Boden offen aus. Außer dieser Verbindung zwischen den beiden Wärmetauschern besteht oben noch eine Verbindung über die kurze Leitung 82 im wesentlichen oberhalb des Wasserspiegels 83 in den beiden Wärmetauschern.

Für die Erwärmung des Brauchwassers im Hilfswärmetauscher 75 ist eine Doppelrohrschlange 85 angeordnet. Die Ein- und Auslaufenden 86, 87 dieser Schlange erstrecken sich aufwärts durch einen -Abschlußdeckel 88 des Hilfswärmetauschers. Die zu erwärmende Luft wird nahe der Öffnung 70 in der Seite des Wärmetauschers 66 in den ringzylindrischen Luftmantel hineingeführt. Zu diesem Zweck sind diejenigen Teile des Mantelgehäuses, die in der Nähe von und ein wenig oberhalb der öffnung 70 für den z. B. Ölbrenner liegen, weggeschnitten. Ein quer laufender Schirm 90 ist im wesentlichen tangential zum Gehäuse (Fig. 2) und oberhalb des weggeschnittenen Teiles desselben senkrecht eingebaut. Die Unterkante dieses Schirmes endet ein wenig oberhalb der Mantelfläche des Rohres 71', das die Brennerdüse 71 umgibt, und seine obere Kante liegt ein wenig unterhalb der Oberkante des Lufterhitzers.

Die innere' Querwand des Gebläsegehäuses befindet sich in einigem Abstand von und erstreckt sich parallel zum Schirm 90, mit dem er zur Bil·- dung eines senkrechten Durchtrittes zusammenwirkt. Klappen 93, 94 ermöglichen die Leitung der Luft, die aus dem Auslaß 95 des Gebläses ausströmt, abwärts um die untere Kante des Schirmes und dann aufwärts durch den Durchtritt 92 und durch den Hauptwärmetauseher oder aufwärts durch den Kanal 92 und die öffnung 96 zum Verwendungsort, ohne den Hauptwärmetauscher· zu beaufschlagen. Das ist bei der gestrichelt eingetragenen Klappenstellung der Fall (Kurzschlußstellung, Fig. 1). Die Öffnung 96 steht auch mit dem Luftmantel 72 durch den Raum oberhalb der Feuerung ringsum der Wand 79 der Rauschgaskammer TJ in Verbindung. Wenn die Klappen in ihren mit vollgezogenen Linien gezeigten Stellungen stehen, wird die durch ihren Umlauf über die Außenseite des Hauptwärmetauschers im Luftmantel 72 erwärmte Luft durch die öffnung 96 weggeleitet, um auf die zu beeinflussenden Räume verteilt zu werden.

Die Kurzschlußstellung der Klappen ermöglicht auch, kalte Luft aus dem Keller, in dem der Lufterhitzer aufgestellt ist, nach -den Räumen zu leiten.

Rippenartige Ansätze 100 an der Außenwand 76 des Hilfswärmetauschers, wenigstens am unteren Teil, und ähnliche Ansätze 101, besonders am oberen Teil der Außenseite des Hauptwärmetauschers 66 oberhalb der unteren Kante des Schirmes 99, erhöhen in bekannter Weise den Wärmeübergang.

Im Betrieb wird der in Fig. 1 und 2 gezeigte Lufterhitzer dadurch geregelt, daß der ölbrenner durch nicht gezeigten Thermostat in der Warmwasserabgangsleitung 86 der Rohrschlange 85 je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet wird.

Die beiden Wärmetauscher 66 und 75 sind den Wärmestrahlen der Heizgase ausgesetzt, während der Hilfswärmetauscher mehr Wärme durch Konvektion aus den Heizgasen aufnimmt. Wenn der Bedarf an warmem Brauchwasser ausreichend groß ist, wird das flüssige Wärmeübertragungsmittel im

Hilfswärmetauscher dadurch gekühlt, daß das kältere Brauchwasser durch die Schlange 85 schnell umläuft und dadurch natürlichen Umlauf im flüssigen Wärmeübertragungsmittel, abwärts durch die Leitung 80 in den unteren Teil des Hauptwärmetauschers 66 hinein, hervorruft.

Im Hauptwärmetauscher erzeugter Dampf strömt durch die Leitung 82 in den oberen Teil des Hilfswärmetauschers, so daß dessen Wärme dem Hilfswärmetauscher zur schnellen Erwärmung des durch die Rohrschlange 85 strömenden Wassers zugeführt wird.

Vorausgesetzt, daß der Bedarf an Warmluft groß ist, werden das Gebläse und der ölbrenner durch den nicht gezeigten Raumthermostat in Gang gesetzt, und die Luft wird auf ihrem Weg aufwärts durch den Gehäusemantel 72 schnell erwärmt. Da solche Luftströmung über die Außenwand des Hauptwärmetauschers eine abkühlende Wirkung

■20 auf das Wärmeübertragungsmittel im Wärmetauscher 66 ausübt, wird die Richtung des natürlichen Umlaufes zu der oben beschriebenen entgegengesetzt. Es wird jetzt der Dampf im Hilfswärmetauscher erzeugt, durch die Leitung 82 in den oberen Teil des Hauptwärmetauschers einströmen und der Luft, die über seine äußere Oberfläche strömt, genug Wärme zuführen.

In Zeiten, in denen der Bedarf an Wärme normal ist, wird die zur Verfügung stehende Wärmemenge unter den beiden zu erwärmenden Mitteln in solchem Verhältnis geteilt, das zur Erfüllung des Bedarfes nötig ist. Das wird dadurch erreicht, daß die beiden Mittel durch rekuperativen: Wärmetausch mit einem dritten Mittel erwärmt werden, und zwar dem leichtfließenden Wärmeübertragungsmittel in den zusammengeschalteten Haupt- und Hilfswärmetauschern.

Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen die Bauart eines Lufterhitzers, bei dem die beiden zu erwärmenden Mittel im Wärmetauschverhältnis zu einem dritten Mittel geleitet werden. Wasser ist in einem ringzylindrischen, waagerechten Behälter 103 enthalten.. Der Behälter 103 schließt die Brennkammer 104 ein. Der Behälter 103 ist einerseits mittels einer Wand 105 geschlossen, in der eine öffnung für die Düse 106 eines ölbrenners od. dgl. vorgesehen ist. Auf der anderen Seite des Behälters 103 ist ein. hülsenartiger Teil 107, 108 derart mit Abstand von der Innenwand 112 des Behälters eingesetzt, daß

So ein ringförmiger Kanal 109 entsteht, durch welchen die Verbrennungsgase in .eine Abgangsleitung 110 eintreten.

Das Wasser im Behälter 103 wird durch Strahlung erwärmt und nimmt weitere Wärme aus den Heizgasen auf, die durch den Abgangskanal 109 strömen, in dem vorzugsweise auf der Innenwand 112 des Behälters radial einwärts gerichtete rippenartige Ansätze 113 angeordnet sind.

Die äußere Wand 115 des Behälters 103 ist zu

€0 dessen Innenwand 112 außermittig, so daß im Behälter oberhalb der Brennkammer Raum für Rohre 117 geschaffen wird, in welchen Brauchwasser erwärmt werden kann.

In diesem Falle kann der ringzylindrische Behälter 103 auch als ein Hauptwärmetauscher betrachtet werden, obwohl er in erster Linie zum Erwärmen von Brauchwasser verwendet wird. Ein Hilfswärmetauscher 119 zur Erwärmung der Luft aus einer Reihe von Rohren mit rippenartigen Ansätzen 120 (Fig. 5) und mit Verteilern und Sammlern 121, 122 ist im oberen Teil des Gerätes angeordnet. Der Verteiler 121 steht mit dem Innern des Behälters 103 oben durch ein Dreiwegventil 123 in Verbindung, und der Sammler 122 ist saugseitig einer Pumpe 124 angeschlossen, dleren Auslaß durch ein anderes Dreiwegventil 125 mit dem Innern des Behälters in Bodennähe 126 (Fig. 3, 4) in Verbindung steht.

Bei entsprechender Stellung der Dreiwegventile und laufender Pumpe wird warmes Wasser aus dem Hauptwärmetauscher in den Hilfswärmetauscher gefördert, wodurch eine schnelle Erwärmung der aus dem Gebläse 127 hinausströmenden Luft erreicht wird (Fig. 3).

Die Anordnung des Hilfswärmetauscher 119 und des Gebläses 127 zu einem Schirm 128 stimmt im wesentlichen mit den entsprechenden Teilen der Bauart nach den Fig. 1 und 2 überein. Der Hilfswärmetauscher 119 ist an der einen Seite des Schirmes oberhalb desjenigen Endes des Behälters gelegen, von dem die Heizgase den Lufterhitzer verlassen. Das Gebläse ist an der entgegengesetzten Seite des Schirmes gelegen, hat aber diesem seinen Auslaß 129 zugekehrt. Eine von Hand einstellbare Klappe 130 ist vorhanden, die die Luft entweder abwärts und unterhalb der unteren Kante des Schirmes und dann durch den Hilfswärmetauscher und durch den Kanal 131 zum Verwendungsort oder durch eine Kurzschlußleitung zur Seite des Hilfswänmetausehers unmittelbar in den Kanal 131 hinausführt (Fig. 3).

Nach dieser Bauart werden die Luft und¹ das Brauchwasser auch durch rekuperativen Wärmetausch mit einem Wärmeübertragungsmittel erhitzt, das den beiden zu erwärmenden Mitteln gemein ist, und zwar das Wasser, das im Hauptwärmetauscher erwärmt und durch den Hilfswärmetauscher mittels der Pumpe 124 im Umlauf gehalten wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Luft in den Sommermonaten gekühlt werden kann und trotzdem gleichzeitig die Erwärmung von Brauchwasser möglich ist. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Dreiwegventile im Sinne des Uhrzeigers um 90⁰ von der in den Figuren gezeigten Lage gedreht werden, so daß der Hilfswärmetauscher 117 vom Hauptwärmetauscher 103 weggeschaltet wird und ein Kühlmittel, wie beispielsweise kaltes Wasser, durch den Hilfswärmetauscher 119 mittels der Pumpe 124 geleitet werden kann. Die vom Gebläse durch den Hilfswärmetauscher geförderte Luft wird gekühlt, ehe sie zu den zu beeinflussenden Räumen geleitet wird.

Bei normaler Wirkungsweise in denjenigen Jahreszeiten, wo man sowohl Luft als Zapfwasser erwärmen will, wird der in Fig. 3 bis 5 gezeigte Apparat sämtliche der bis jetzt beschriebenen Vor-

teile haben. Es erhellt also, daß der Hauptwärmetauscher 103 nach Wunsch mit einem nicht dargestellten Ausdehnungsgefäß., beispielsweise mittels der Leitung 133 (Fig. 3, 5) verbunden werden kann.

Beim Gerät nach der Erfindung können genormte Wärmetauscher Verwendung finden, so daß die Leistungsfähigkeit des Gerätes mit Hilfe von zwei oder mehr gleichen Wärmetauschern gesteigert werden kann, ohne die Außenmaße des Gerätes wesentlich zu vergrößern. In den Fig. 6 und 7 ist das veranschaulicht. Die Brennkammer 135 ist in· einem ringzylindrischen, waagerechten Wasserbehälter oder Dampfkessel 136 angeordnet. Dem Gebläse 137 und den Klappen 138 und 139 kommt im. Zusammenhang mit der öffnung 140 die gleiche Aufgabe wie den entsprechenden Teilen der Fig. 1 zu. Nach Fig. 7 sind auf dem Wasserbehälter oder Dampfkessel 136 und mit diesem in offener Verbindung zwei zylinderartige, senkrechte Behälter 141 kleinen Durchmessers angeordnet. Diese Behälter wirken ebenfalls als Wärmetauscher.

Das Brauchwasser wird zwecks mittelbaren Wärmetausches durch eine Schlange 142 geleitet, die im Wärmetauscher angeordnet ist.

Die zu erwärmende Luft wird über die äußeren Oberflächen der zylinderartigeni Behälter 141 geleitet, die an ihren Außenflächen mit rippenartigen Ansätzen 143 versehen sein können.

Mit Rücksicht darauf, daß die beiden Wärmetauscher 141 nebeneinander angeordnet sind, ermöglichen Umlenkvorrichtungen 144 in halber Höhe der Wärmetauscher 141 außen, bei der dargestellten Klappenstellung 138, 139 die Außenflächen der Wärmetauscher im Hin- und Rückweg von der zu erwärmenden Luft zu beaufschlagen. Ohne diese Umlenkvorrichtung würde die zu erwärmende Luft nur mit einem kleinen Teil der Außenflächen des Wärmetauschers 141 in Berührung kommen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lufterhitzer für Raumheizzwecke mit Gebläse, tiefliegendem Feuerraum und darüber eingebautem Brauchwasserbereiter, dadurch gekennzeichnet, daß der den Feuerraum oder die Brennkammer (69, 104, 135) einschließende Hauptwärmetauscher einen ringzylindrischen Wassermantel (66, 103, 136) aufweist und' ein von dem Wärmeübertragungsmittel des Hauptwärmetauschers beheizter Hilfswärmetauscher (75, 119, 141) besonders zur Lufterwärmung bei Hauptwärmetauschiern mit senkrechter Achse des Wassermantels (66) ia dem von dem Mantel eingeschlossenen Raum und bei solchen mit waagerechter Achse (103, 136) oberhalb des Hauptwärmetauschers vorgesehen ist (Fig. 1, 3, 6, 7).
2. 2. Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasserbereiter (117) im oberen Teil des Hauptwärmetauschers (103) angeordnet ist (Fig. 3).
3. 3. Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasserbereiter (85, 142) im Hilfswärmetauscher (75, 141) angeordnet ist (Fig. 1, 6, 7).
4. 4. Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei oberhalb des Hauptwärmetauschers (103) angeordnetem Hilfswärmetauscher (119) dieser aus mehreren wasserseitig mit dem Hauptwärmetauscher verbundenen Rohrschlangen besteht (Fig. 3).
5. 5. Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswärmetauscher bei Anordnung oberhalb des zylindrischen, waagerechten Hauptwärmetauschers (136)/ als mit diesem wasserseitig in offener Verbindung stehende senkrechte, zylinderartige, oben geschlossene Behälter (141) ausgebildet ist (Fig. 6, 7).
6. 6. Lufterhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswärmetauscher (75, 119) wasserseitig über zwei Leitungen (80, 82, 121, 122) mit dem Hauptwärmetauscher (66, 103) derart verbunden ist, daß je eine Leitung (82, 121) die oberen Teile der Wärmetauscher und je eine zweite Leitung (80, 122) die unteren Teile der Wärmetauscher verbindet (Fig. i, 3).
7. 7. Lufterhitzer nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6, diadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (121, 122) beider Wärmetauscher eine Umlaufpumpe (124) eingeschaltet ist (Fig. 3).
8. 8. Lufterhitzer nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitungen (121,122) beider Wärmetauscher Dreiwegventile (123, 125) derart einr geschaltet sind, daß durch entsprechende Stellung dieser Ventile dem Hilfswärmetauscher (119) "Kühlmittel zugeführt und im Gerät abkühlte Luft erzeugt werden kann (Fig. 3).
9. 9. Lufterhitzer nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Gebläse (127, 137) Klappen (93, 94, 130, i°5 !38, 139) derart angeordnet sind, daß die geförderte Luft unter Umgehung¹ einer Erwärmung unmittelbar in die zu beeinflussenden Räume geleitet werden kann (Fig. r, 3, 6).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 529 977.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 737/37 12.56 (709 532/84 5. 57)