EP0090229B1 - Brennstoffbeheizter Wasserspeicher - Google Patents

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EP0090229B1
EP0090229B1 EP83102443A EP83102443A EP0090229B1 EP 0090229 B1 EP0090229 B1 EP 0090229B1 EP 83102443 A EP83102443 A EP 83102443A EP 83102443 A EP83102443 A EP 83102443A EP 0090229 B1 EP0090229 B1 EP 0090229B1
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EP
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tank
fuel
heated water
water storage
pipe coil
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EP83102443A
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Harry Dr. Schulz
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SCHONEWELLE BV
Vaillant Austria GmbH
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
Original Assignee
Vaillant Austria GmbH
Cofrabel Nv
Joh Vaillant GmbH and Co
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
SCHONEWELLE BV
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/205—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes with furnace tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water

Definitions

  • the present invention relates to a fuel-heated water reservoir according to the preamble of the main claim.
  • a water reservoir is known from FR-A-448 480.
  • Such fuel-heated water storage tanks have also become known as gas-heated service water storage tanks, they are cylindrical in shape and are heated by a gas burner which is arranged in the housing of the water storage tank but below the water tank.
  • the water tank is accordingly heated via its underside and one or more flame tubes through which the exhaust gases of the burner pass and which penetrate the water tank from the bottom up.
  • a coil of coils is provided which surrounds the flame tube and which feeds a heating system.
  • the process water is accordingly first heated in the storage tank.
  • the warm process water finally transfers the heat to the coil of the heating system, which in turn feeds the individual heating elements of the heating system via a circulation pump and a ring circuit.
  • the present invention is therefore based on the object of finding an optimal design and arrangement of the pipe coil for the heat transfer for the heating system without significantly deteriorating the storage capacity and the discharge characteristic of the domestic hot water tank.
  • the figure shows a schematic sectional view through a domestic hot water tank with a heating coil.
  • the water reservoir shown in the figure has a cylindrical outer jacket 1 and a cylindrical inner jacket 2 with a smaller diameter, both of which are separated from one another by an insulation layer 3.
  • the top 4 and the bottom 5 of the memory are formed by end plates 6 and 7, which are equally spaced apart by the insulation layer 3.
  • Outer, inner jacket and the two plates are made of steel, which is painted on the outside.
  • the inside of the panels or the inner jacket is enamelled.
  • a flow safety device 13 is assigned to the exhaust gas connector 10.
  • the flame tube 9 is connected at its lower end via a dished end 14 to the inner jacket 2 by an annular weld seam 15. Further ring welds 15 are provided between the flame tube 9, the upper and lower plates 6 and 7.
  • the interior 8 is divided into a water tank 16 and a subspace 17, a gas burner 18 being stored in the latter and being supplied with fuel via a gas feed line 19.
  • a gas burner 18 being stored in the latter and being supplied with fuel via a gas feed line 19.
  • air intake openings 41 are provided both in the inner jacket and in the outer jacket and in the insulation.
  • the flame tube is surrounded between the two weld seams 15 on its outer jacket, that is to say in the area of the water tank 16, at a close distance by a pipe coil 21 which ends in the vicinity of the exhaust flap at 22 and is guided downwards via a pipe 23 and the inner or outer jacket 2 and the insulating layer 3 penetrates in the lower third of the storage height and ends with its end 24 in a connection housing 25.
  • the insulation 3 is also provided between the connection housing 25 and the inner jacket 2 of the memory.
  • the pipe coil 21 is designed so that the slope of the pipe coil, which forms a spiral, increases to larger height levels in the storage container. This means that the coil is wound more tightly in the lower region of the flame tube 9 than in the upper region of the flame tube.
  • the pipe coil 21 thus has a helical part 26 with different pitch, it also has a spiral part 27, which extends approximately at the level of the weld seam 15, which the dished end forms at its inner end with the flame tube 9, to the outside.
  • the outermost part of the spiral is also led through a connection tube 28 through the inner and outer jacket of the housing and through the insulation to the outside into the interior of the connection housing 25.
  • a magnesium protective anode 29 is screwed into the interior 16 in front of the upper side 4.
  • 4 connections 30 and 31 are provided on the upper side, a relatively long pipe 32 being connected to the connection 30, which extends into the lower region of the water tank 16, namely in the lower region between the dished end 14 and the inner jacket of the housing in close to the weld seam 15.
  • the connection 31 directly connects the inner jacket 2 to the outside.
  • the connection 30 serves as a process water supply connection, the connection 31 as a process water supply connection.
  • the fuel line 19 also leads into the interior 33 inside the connection housing 25, where the fuel line passes through a control and regulating housing 34 which has a safety valve and a regulating valve.
  • a temperature sensor 35 projects into the interior 16 and is likewise connected to the interior 33 of the connection housing 25 via a measuring line 36.
  • the two tubes 23 and 28 are connected within the interior 33 by means of a bypass line 37, the latter being guided to a connection of a three-way valve 38 which is inserted into the line 23.
  • a servomotor 39 for the three-way valve 38, a temperature sensor 42 arranged on the line 23 and a pump 40 which is inserted into the line 23 are also mounted in the connection housing.
  • connection housing still has connection pieces which lead to the tubes 23 and 28 or to the fuel feed line 19.
  • connection housing 25 thus has all the connections and fittings, control and regulating devices and the pump necessary for regulating and controlling the fuel-heated water reservoir.
  • connection housing 25 It would also be possible to lead the connections 30 and 31 into the interior 33 of the connection housing 25 while maintaining the position. It is also possible to guide a pipe in the lowermost and uppermost area of the water storage space 16, in each case from the connection housing 25, which represents the process water feed and flow connection. The magnesium protective anode 29 could also penetrate the water space 16 starting from the connection housing 25.
  • the spiral part of the helix supports good heat absorption in the return area of the coil.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen brennstoffbeheizten Wasserspeicher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein derartiger Wasserspeicher ist aus der FR-A-448 480 bekannt.
  • Solche brennstoffbeheizten Wasserspeicher sind auch als gasbeheizte Brauchwasserspeicher bekanntgeworden, sie weisen Zylinderform auf und sind von einem Gasbrenner beheizt, der im Gehäuse des Wasserspeichers, aber unterhalb des Wasserbehälters, angeordnet ist. Der Wasserbehälter ist demgemäß über seine Unterseite sowie über ein oder mehrere Flammrohre beheizt, durch die die Abgase des Brenners streichen und die den Wasserbehälter von unten nach oben durchsetzen. Weiterhin ist eine Rohrschlange in Wendelform vorgesehen, die das Flammrohr umgibt und die eine Heizungsanlage speist. Zum Beheizen der Heizungsanlage wird demgemäß zunächst das Brauchwasser im Speicher beheizt. Vom warmen Brauchwasser wird schließlich die Wärme auf die Rohrschlange der Heizungsanlage übertragen, die ihrerseits über eine Umwälzpumpe und eine Ringkreisleitung die einzelnen Heizkörper der Heizungsanlage speist.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß man die Wärmeverteilung im Brauchwasserbehälter durch eine spezielle Ausgestaltung und Anordnung der Rohrschlange optimieren kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine für die Wärmeübertragung für die Heizungsanlage optimale Gestaltung und Anordnung der Rohrschlange zu finden, ohne die Speicherkapazität und die Entladekennlinie des Brauchwasserspeichers entscheidend zu verschlechtern.
  • Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.
  • Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Prinzipdarstellung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Brauchwasserspeicher mit einer Heizungsrohrschlange.
  • Der in der Figur dargestellte Wasserspeicher weist einen zylindrischen Außenmantel 1 und einen zylindrischen Innenmantel 2 mit kleinerem Durchmesser auf, die beide über eine Isolationsschicht 3 voneinander getrennt sind. Die Oberseite 4 und die Unterseite 5 des Speichers sind durch Stirnplatten 6 und 7 gebildet, die gleichermaßen durch die Isolationsschicht 3 im Abstand voneinander angeordnet sind.
  • Außen-, Innenmantel und die beiden Platten bestehen aus Stahl, der nach außen lackiert ist. Die Innenseite der Platten beziehungsweise des Innenmantels ist emailliert.
  • Den Innenraum 8 innerhalb des Innenmantels durchzieht ein Flammrohr 9, das durch die obere und untere Platte hindurchtritt und in einen Abgasstutzen 10 mündet, in dem eine Abgasklappe 11 angeordnet sein kann, die von einem Stellmotor 12 betätigbar ist. Dem Abgasstutzen 10 ist eine Strömungssicherung 13 zugeordnet.
  • Das Flammrohr 9 ist an seinem unteren Ende über einen Klöpperboden 14 mit dem Innenmantel 2 durch eine Ringschweißnaht 15 verbunden. Weitere Ringschweißnähte 15 sind zwischen Flammrohr 9, oberer und unterer Platte 6 und 7 vorgesehen.
  • Demgemäß ist der Innenraum 8 in einen Wasserbehälter 16 und in einen Unterraum 17 aufgeteilt, wobei in letztem ein Gasbrenner 18 gelagert ist, der über eine Gaszuleitung 19 mit Brennstoff gespeist ist. Im unteren Bereich 20 des Unterraums 17 sind Luftansaugöffnungen 41 sowohl im Innenmantel als auch im Außenmantel und in der Isolierung vorgesehen.
  • Das Flammrohr ist zwischen den beiden Schweißnähten 15 an seinem Außenmantel, also im Bereich des Wasserbehälters 16 in dichtem Abstand von einer Rohrschlange 21 umgeben, die in der Nähe der Abgasklappe bei 22 endet und über ein Rohr 23 abwärts geführt ist und den Innen-beziehungsweise Außenmantel 2 und die Isolierschicht 3 im unteren Drittel der Speicherhöhe durchdringt und mit ihrem Ende 24 in ein Anschlußgehäuse 25 mündet. Zwischen dem Anschlußgehäuse 25 und dem Speicherinnenmantel 2 ist auch die Isolierung 3 vorgesehen. Die Rohrschlange 21 ist so ausgebildet, daß die Steigung der Rohrschlange, die eine Wendel bildet, sich zu größeren Höhenniveaus im Speicherbehälter vergrößert. Das bedeutet, daß die Rohrschlange im unteren Bereich des Flammrohrs 9 dichter gewickelt ist als im oberen Bereich des Flammrohrs. Die Rohrschlange 21 weist somit einen Wendelteil 26 mit unterschiedlicher Steigung auf, sie besitzt noch einen Spiralteil 27, der etwa auf Höhe der Schweißnaht 15, die der Klöpperboden an seinem inneren Ende mit dem Flammrohr 9 bildet, nach außen verläuft. Der äußerste Teil der Spirale ist über ein Anschlußrohr 28 durch den Innen- und Außenmantel des Gehäuses sowie durch die Isolierung nach außen gleichfalls in das Innere des Anschlußgehäuses 25 geführt.
  • Vor der Oberseite 4 ist in den Innenraum 16 eine Magnesiumschutzanode 29 eingeschraubt. Gleichfalls sind an der Oberseite 4 Anschlüsse 30 und 31 vorgesehen, wobei an den Anschluß 30 ein relativ langes Rohr 32 angeschlossen ist, das in den unteren Bereich des Wasserbehälters 16 reicht, und zwar in den unteren Bereich zwischen Klöpperboden 14 und den Innenmantel des Gehäuses in der Nähe der Schweißnaht 15. Der Anschluß 31 verbindet unmittelbar den Innenmantel 2 nach draußen. Der Anschluß 30 dient als Brauchwasser-Zulaufanschluß, der Anschluß 31 als Brauchwasser-Vorlaufanschluß.
  • Auch die Brennstoffleitung 19 führt in den Innenraum 33 innerhalb des Anschlußgehäuses 25, dort durchsetzt die Brennstoffleitung ein Steuer- und Regelgehäuse 34, das ein Sicherheitsventil und ein Regelventil aufweist. In den Innenraum 16 ragt ein Temperaturfühler 35, der über eine Meßleitung 36 gleichfalls mit dem Innenraum 33 des Anschlußgehäuses 25 verbunden ist.
  • Die beiden Rohre 23 und 28 sind innerhalb des Innenraums 33 mittels einer Bypaß-Leitung 37 verbunden, wobei letztere an einen Anschluß eines Drei-Wege-Ventils 38 geführt ist, das in die Leitung 23 eingefügt ist. In dem Anschlußgehäuse ist weiterhin ein Stellmotor 39 für das Drei-Wege-Ventil 38, ein an der Leitung 23 angeordneter Temperaturfühler 42 sowie eine Pumpe 40 gelagert, die in die Leitung 23 eingefügt ist.
  • Weiterhin weist das Anschlußgehäuse noch Anschlußstutzen auf, die zu den Rohren 23 und 28 beziehungsweise zur Brennstoffzuleitung 19 führen.
  • Das Anschlußgehäuse 25 weist somit alle zur Regelung und Steuerung des brennstoffbeheizten Wasserspeichers notwendige Anschlüsse und Armaturen, Steuer- und Regelgeräte und die Pumpe auf.
  • Es wäre im übrigen möglich, auch die Anschlüsse 30 und 31 bei beibehaltener Lage in den Innenraum 33 des Anschlußgehäuses 25 zu führen. Es ist weiterhin möglich, in den untersten und obersten Bereich des Wasserspeicherraums 16, jeweils vom Anschlußgehäuse 25 hin, ein Rohr zu führen, das den Brauchwasser-Einspeise- und -Vorlaufanschluß darstellt. Auch könnte die Magnesiumschutzanode 29 vom Anschlußgehäuse 25 ausgehend den Wasserraum 16 durchsetzen.
  • Durch die besondere Ausgestaltung der Rohrschlange, die im unteren wendelartigen Teil zunächst eine enge Steigung, im oberen wendeiartigen Teil eine stärkere Steigung aufweisen kann, wobei sich die Steigung mit der Höhe stetig oder auch sprunghaft vergrößern kann, wird eine ausreichend hohe Vorlauftemperatur im Bereich der Heizung erzielt, ohne daß die Entladekennlinie des Speichers zu stark verschlechtert wird. Weiterhin unterstützt der Spiralteil der Wendel eine gute Wärmeaufnahme im Rücklaufbereich der Rohrschlange.

Claims (6)

1. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher mit einem Wasserbehälter (1) und einem seine Unterseite beheizenden Brenner (18) sowie einem den Behälter durchsetzenden Flammrohr (9) und mit einer im Wasserbehälter (16) angeordneten, das Flammrohr (9) umgebenden Rohrschlange (21) mit einem Wendelbereich (26), dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (26) mit variierender Steigung ausgebildet ist, wobei die Steigung in höheren Bereichen des Behälters (16) größer ausgestaltet ist.
2. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel (26) stetig variiert ist.
3. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel (26) im unteren Bereich des Wasserbehälters (16) konstant ausgebildet ist und im oberen Bereich des Behälters (16) sprungartig vergrößert ist.
4. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher nach einem der Ansprüche eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (21) einen Spiralteil (27) aufweist.
5. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher nach Anspruch eins oder vier, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralteil (27) der Rohrschlange (21) am rücklaufseitigen Ende (28) der Rohrschlange angeordnet ist.
6. Brennstoffbeheizter Wasserspeicher nach einem der Ansprüche eins bis fünf, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralteil (27) der Rohrschlange (21) im Abstand vom Klöpperboden (14) an der Unterseite des Behälters angeordnet ist.
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