EP0908685A2 - Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit - Google Patents

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EP0908685A2
EP0908685A2 EP98119017A EP98119017A EP0908685A2 EP 0908685 A2 EP0908685 A2 EP 0908685A2 EP 98119017 A EP98119017 A EP 98119017A EP 98119017 A EP98119017 A EP 98119017A EP 0908685 A2 EP0908685 A2 EP 0908685A2
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EP
European Patent Office
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liquid
diving bell
hollow body
combustion
wall
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EP98119017A
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English (en)
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EP0908685A3 (de
Inventor
Matthias Westermann
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Giwatec Gesellschaft Zur Entwicklung Innovativer Warmeerzeugungs- und Unwelttechnischer Verfahren Mbh
Original Assignee
Giwatec Gesellschaft Zur Entwicklung Innovativer Warmeerzeugungs- und Unwelttechnischer Verfahren Mbh
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/107—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using fluid fuel

Definitions

  • the invention relates to a device for heating a liquid the preamble of claim 1.
  • a device of this type is already known from US-A-2 233 675. These The device described serves to heat liquids of the most varied types Kind, also with the aim of their evaporation. What is special about the device is that the combustion gases from a gas burner into one Liquid submersible diving bell are guided on its outer circumference is provided with a perforated plate through which the combustion gases passed through and distributed directly in the liquid. It will already pointed out in this old American patent specification that on practically the entire calorific value of the Fuel can be transferred to the liquid.
  • the gas burner is at the subject of the American patent within the diving bell arranged.
  • the diving bell with its for the distribution of the combustion gases provided perforated sheet in the subject of the US patent free in the heating volume of liquid, namely at the bottom of the liquid container.
  • the perforated plate is on its outer circumference with an annular apron provided, which forces the combustion gases upwards through the perforated plate to emerge and not to flow past its outer edge. Because the diving bell with the perforated plate and its peripheral apron on the bottom of the container stands, the apron is on its lower edge with wavy recesses for fluid communication and fluid pressure equalization between the rooms inside and outside the diving bell.
  • a large volume of liquid storage has the advantage that it is vertical in the absence of turbulent flow Forms temperature stratification, which can be used to generate thermal energy to supply this stratification in suitable temperature ranges and to decrease.
  • boilers in which also directly with the Combustion gases from a burner are a heat transfer fluid, as a rule Water, is heated without pressure, with a high efficiency being achieved by also the water vapor from the combustion gases is still directly in the Heat transfer fluid is condensed.
  • the well-known boilers work with a relatively small volume of a heat transfer fluid and are designed so that the combustion gases as possible from below flow through the entire column of heat transfer fluid in order to limited to the relatively small volume of the heat transfer fluid, a high one To achieve heat utilization.
  • Such boilers are for example in EP-A-0 466 748 and DE-C-195 09 461.
  • the invention has for its object the liquid heating system from US-A-2 233 675 for drinking water and process water heating as well make the space heating usable.
  • Exhaust gas heat exchanger to be provided with the liquid relatively lower Temperature is supplied from the lowest layers of the storage volume. The thus warmed up liquid is then in a suitable place in the temperature stratification of the memory returned. This way the rest Exhaust gas heat is optimally used in the device itself.
  • the in the heat transfer fluid stored heat energy for external use heat exchanger to be provided within the device.
  • it is more advantageous to use external heat exchanger because external heat exchanger with special flow conditions and very high heat transfer to let. So it makes sense in the context of the present invention, hot water for the bathroom, for example, in a highly sensitive plate heat exchanger to generate the externally with heat transfer fluid from the invention Device is powered by a power-controlled charge pump. Because hot water generally requires the highest heat level in household consumption, the heat transfer fluid is expedient for such a heat exchanger from the uppermost layering area of the device according to the invention withdrawn and the return in the lowest area of the device fed again.
  • a solar heating system is connected to the device according to the invention, this should be designed so that it is at water temperatures below about 60 ° C. switches off under which condition the one heated in the solar heat exchanger Heat transfer fluid then immediately the uppermost area of the invention Device can be supplied.
  • connections in the container wall are those of the invention to provide the device at the appropriate height.
  • Temperature is automatically fed to the correct temperature layer in the container, so that flow vortices are largely avoided by the return line.
  • the device according to the invention is also expediently inside of the container also provided with suitable baffles that meet the target serve unnecessary currents disturbing the temperature stratification within the To avoid the container.
  • the diving bell to which the combustion gases are fed, dives in the frame the invention preferably from above only up to a third of the maximum Liquid level into the liquid.
  • the immersion depth of the bell based on the liquid level, also be much less, for example less than a quarter of the Liquid column.
  • a combustion chamber with a burner outside the diving bell to arrange and only the combustion gases in the diving bell introduce.
  • the combustion chamber is preferably located within the Diving bell, the burner expediently through the top wall the diving bell extends into the combustion chamber.
  • the diving bell itself forms the combustion chamber. In this case, kick the combustion gases into the liquid over the bottom of the diving bell out.
  • This arrangement has the disadvantage that when the burner is switched off and switched off combustion air the liquid fills the diving bell from below and a gas space is only generated again by the combustion air blower before the burner can be switched on again.
  • the embodiment of the invention should be the case that the low immersion depth
  • the diving bell in the liquid is insufficient to hold the entire under it Arrange combustion chamber. It can therefore have a different training special guidance for the combustion gases may be required.
  • Such an expedient embodiment is, for example, that the Combustion chamber is formed by a hollow body, the bottom by a Beden is closed and open at the top, and from below into the diving bell protrudes, but it itself over the lower edge of the diving bell can dip into the liquid, the more volume for the To provide the combustion chamber and the burner.
  • a combustion gas guide tube provided by the top wall of the diving bell protrudes into the combustion chamber, but not to on their floor.
  • the combustion gases then flow out of the lower area the combustion chamber under the lower edge of the combustion gas pipe into a gap between this guide tube and the outer wall of the hollow body of the combustion chamber and flow in this space upwards and then over the top edge of the hollow body into the space between the outer wall of the hollow body and the diving bell to flow downwards again in this space.
  • the exit cross section the diving bell is that of this ring-like space between the outer wall of the hollow body of the combustion chamber and the diving bell.
  • the combustion gases arrive from the lower edge of the diving bell then under the perforated plate surrounding the diving bell and flow through it into the liquid volume above the perforated plate.
  • the outer circumference ends the perforated plate freely in the liquid.
  • the perforated plate is on its outer circumference provided with a downwardly projecting collar, which prevents the combustion gases past the peripheral edge of the perforated plate upwards leak the liquid.
  • the liquid volume of the device according to the invention can, for example are between 600 and 1200 liters.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a Device for heating a heat transfer fluid shown.
  • the simplified one Sectional drawing shows a container 2 with three liquid layers 4, the different temperatures according to that applied below the container 2 Show hatching fields.
  • a diving bell 6 arranged on which a burner 10 is attached.
  • the burner 10 is from surrounded a hollow body 20 closed at the bottom, which has a combustion chamber 8 forms.
  • a perforated plate 14 is provided.
  • an annular channel with an outlet cross section 12 through which the Combustion gas is led into the liquid 4 below the perforated plate 14.
  • Within the hollow body 20 is a guide tube 22 for the combustion gas arranged so that the combustion gas from the burner 10 is initially down and then between the guide tube 22 and the hollow body 20 upwards and finally can flow down between hollow body 20 and diving bell 6.
  • the container 2 has connections 16 for the supply and discharge of the liquid 4 fitted. To keep liquid flows of different return temperatures in Being able to introduce different temperature ranges is also a So-called stratified loader 18 is provided. Outside of the container 2 is another Exhaust gas heat exchanger 24 arranged, which expediently with liquid 4th from the lowest temperature range to the exhaust heat to be able to take full advantage of it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit einem die Flüssigkeit enthaltenden drucklosen Behälter (2), einer in die Flüssigkeit hineinragenden Tauchglocke (6), einem in einer Brennkammer (8) angeordneten Brenner (10 für fließfähige Brennstoffe, mit Mitteln für die Verbrennungsluft- und Brennstoffzuführung (22), einem Strömungsweg für die Verbrennungsgase vom Brenner in die Tauchglocke (6) und aus einem unteren Austrittsquerschnitt (12) der Tauchglocke (6) hinaus in die Flüssigkeit für deren direkte Erwärmung, sowie in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase hinter dem Austrittsquerschnitt (12) der Tauchglocke (6) angeordneten Mitteln (14) zum Verteilen der Verbrennungsgase in der Flüssigkeit. Sie besteht darin, daß sich die Tauchglocke (6) nur in einen oberen Teilbereich der Flüssigkeit hineinerstreckt, der größere Teil der Flüssigkeit unterhalb des Austrittquerschnittes (12) der Tauchglocke 6) zugegen ist, zum Ausbilden einer vertikalen Temperaturschichtung, und die Behälterwand in bestimmten Höhenbereichen der Temperaturschichtung mit Anschlüssen (16) für Wärmetauscher versehen ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits aus der US-A-2 233 675 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung dient der Erwärmung von Flüssigkeiten unterschiedlichster Art, auch mit dem Ziel für deren Verdampfung. Das Besondere der Vorrichtung liegt darin, daß die Verbrennungsgase eines Gasbrenners in eine in die Flüssigkeit untergetauchte Tauchglocke geführt werden, die an ihrem Außenumfang mit einem Lochblech versehen ist, durch das die Verbrennungsgase hindurchgeführt und unmittelbar in der Flüssigkeit verteilt werden. Es wird bereits in dieser alten amerikanischen Patentschrift darauf hingewiesen, daß auf dem Wege dieser direkten Beheizung praktisch der gesamte Brennwert des Brennstoffes auf die Flüssigkeit übertragen werden kann. Der Gasbrenner ist bei dem Gegenstand der amerikanischen Patentschrift innerhalb der Tauchglocke angeordnet. Die Tauchglocke mit ihrem für die Verteilung der Verbrennungsgase vorgesehenen Lochblech beim Gegenstand der US-Patentschrift frei in dem zu erwärmenden Flüssigkeitsvolumen, und zwar am Boden des Flüssigkeitsbehälters. Das Lochblech ist an seinem Außenumfang mit einer ringförmigen Schürze versehen, die die Verbrennungsgase dazu zwingt, nach oben durch das Lochblech auszutreten und nicht an dessen Außenkante vorbeizuströmen. Da die Tauchglocke mit dem Lochblech und dessen Umfangsschürze auf dem Behälterboden steht, ist die Schürze an ihrer Unterkante mit wellenförmigen Ausnehmungen für eine Flüssigkeitskommunikation und einen Flüssigkeitsdruckausgleich zwischen den Räumen innerhalb und außerhalb der Tauchglocke versehen.
Bei modernen Gebäudeheizungsanlagen ist es bereits bekannt, in einem Speicher ein größeres Flüssigkeitsvolumen vorzusehen, welches von externen Wärmequellen aufgeheizt wird, sei es einem Gaskessel, einer Solärwarmeanlage und dergl., um die Wärmeenergie verschiedener solcher Wärmequellen in dem Flüssigkeitsspeicher zusammenzuführen um diese Flüssigkeit als Warmeträger dann wiederum zum Beheizen spezieller Kreisläufe zu verwenden, sei dies Trinkwasser, Brauchwasser oder auch eine Raumheizung. Ein großes Flüssigkeitsspeichervolumen hat den Vorteil, daß es bei Abwesenheit turbulenter Strömung eine vertikale Temperaturschichtung ausbildet, die dazu ausgenutzt werden kann, Wärmeenergie in geeigneten Temperaturbereichen dieser Schichtung speziell zuzuführen und abzunehmen.
Es sind ferner bereits Heizkessel bekannt, in denen ebenfalls direkt mit den Verbrennungsgasen eines Brenners eine Wärmeträgerflüssigkeit, in der Regel Wasser, drucklos erhitzt wird, wobei ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, indem auch der Wasserdampf aus den Verbrennungsgasen noch unmittelbar in der Wärmetragerflüssigkeit kondensiert wird. Hierauf ist aber bereits in der oben zitierten amerikanischen Patentschrift hingewiesen. Die bekannten Heizkessel arbeiten mit einem verhältnismäßig geringen Volumen einer Warmeträgerflüssigkeit und sind so ausgebildet, daß die Verbrennungsgase möglichst von unten her durch die gesamte Säule der Wärmeträgerflüssigkeit hindurchströmen, um, beschränkt auf das relativ kleine Volumen der Wärmeträgerflüssigkeit, eine hohe Wärmeausnutzung zu erzielen. Derartige Kessel sind beispielsweise in der EP-A-0 466 748 und der DE-C-195 09 461 beschrieben.
Zum Anmeldezeitpunkt der beiden vorstehend genannten Schriften war es bereits allgemein bekannt, daß die direkte Erwärmung einer Wärmeträgerflüssigkeit mit Verbrennungsgasen die Möglichkeit bietet, Schadstoffe aus den Verbrennungsgasen im Wege der Rauchgaswäsche aus den Abgasen zu entfernen und in der Wärmeträgertflüssigkeit zu binden, wo sie durch entsprechende Chemikalienzugabe neutralisiert werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Flüssigkeitserwarmungssystem aus der US-A-2 233 675 für die Trinkwasser- und Brauchwassererwarmung sowie die Raumbeheizung nutzbar zu machen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Wahrend auch beim Gegenstand der US-A-2 233 675 die gesamte Flüssigkeit offenbar möglichst gleichmäßig erhitzt werden soll, läßt sich eine Temperaturschichtung einer Wärmeträgerflüssigkeit, wie sie für verschiedene Heiz- und Wassererwärmungsvorgänge bei hoher Ausnutzung unterschiedlicher Energien erwünscht ist, erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß man das in der US-A-2 233 675 gezeigte Erwärmungssystem nicht an den Boden eines Behälters setzt sondern relativ hoch im Flüssigkeitsvolumen anordnet. Hierdurch erhalt man eine moderne, preisgünstige, hochwirtschaftliche Warmwasser- und Heizungsanlage, die neben einem üblichen Wärmeträgerspeicher, auf den unterschiedliche Energiequellen arbeiten, keinen getrennten Ölkessel oder Gaskessel erfordert, weil auf die erfindungsgemäße An und Weise der Brenner, ob dies nun ein Gasbrenner oder ein Ölbrenner ist, in die Wärmespeichereinheit integriert werden kann. Es ist dabei ohne weiteres möglich, auf die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Solarwärmeanlage oder auch eine weitere Wärmequelle arbeiten zu lassen, die Wärmeenergie nur in zeitlichen Abständen und unterschiedlicher Intensität zur Verfügung stellt.
Um die Restwärme aus den Abgasen, welche nach der Wäsche in der Wärmetragerflüssigkeit noch von den Verbrennungsgasen übrig bleiben, möglichst weitgehend auszunutzen, ist es zweckmäßig, die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Abgaswärmetauscher zu versehen, der mit Flüssigkeit verhältnismäßig niedriger Temperatur aus den untersten Schichten des Speichervolumens versorgt wird. Die so aufgewärmte Flüssigkeit wird dann an geeigneter Stelle in die Temperaturschichtung des Speichers zurückgeführt. Auf diese Weise wird die restliche Abgaswärme in der Vorrichtung selbst optimal ausgenutzt.
Es ist prinzipiell möglich, für die Nutzung der in der Wärmeträgerflüssigkeit gespeicherten Wärmeenergie für externe Anwendungszwecke Wärmetauscher innerhalb der Vorrichtung vorzusehen. Es ist in vielen Fällen jedoch vorteilhafter, externe Wärmetauscher zu verwenden, weil sich extern Wärmetauscher mit speziellen Strömungsverhältnissen und sehr hohem Wärmeübergang einsetzen lassen. So ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung sinnvoll, Warmwasser für das Badezimmer beispielsweise in einem hochsensiblen Plattenwärmetauscher zu erzeugen, der extern mit Wärmeträgerflüssigkeit aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine leistungsgeregelte Ladepumpe versorgt wird. Da Warmwasser im allgemeinen die höchste Wärmestufe im Haushaltsverbrauch verlangt, wird die Wärmeträgerflüssigkeit für einen solchen Wärmetauscher zweckmäßigerweise aus dem obersten Schichtungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgezogen und der Rücklauf im untersten Bereich der Vorrichtung wieder zugeführt.
Ist an die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Solarwärmenlage angeschlossen, sollte diese so ausgelegt sein, daß sie bei Wassertemperaturen unter etwa 60°C abschaltet, unter welcher Voraussetzung die in dem Solarwärmetauscher aufgeheizte Wärmeträgerflüssigkeit dann unmittelbar dem obersten Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden kann.
Für die externen Wärmetauscher sind Anschlüsse in der Behälterwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung in entsprechender Höhe vorzusehen. Für die Rückführung gekühlter Wärmeträgerflüssigkeit kann es zweckmäßig sein, innerhalb des Behälters der Vorrichtung einen sog. Schichtenlader vorzusehen. Durch eine solche Einrichtung wird rückgeführte Wärmeträgerflüssigkeit unterschiedlicher Temperatur automatisch der richtigen Temperaturschicht im Behälter zugeführt, so daß durch die Rückleitung Strömungswirbel weitgehend vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zusätzlich zweckmäßigerweise im Inneren des Behälters auch noch mit geeigneten Leitblechen versehen, die dem Ziel dienen, unnötige, die Temperaturschichtung störende Strömungen innerhalb des Behälters zu vermeiden.
Die Tauchglocke, der die Verbrennungsgase zugeführt werden, taucht im Rahmen der Erfindung vorzugsweise von oben nur bis maximal zu einem Drittel der Flüssigkeitshöhe in die Flüssigkeit ein. Je nach Größe des Flüssigkeitsspeichervolumens kann die Eintauchtiefe der Tauchglocke, bezogen auf die Flüssigkeitshöhe, auch noch viel weniger betragen, beispielsweise unter einem Viertel der Flüssigkeitssäule liegen.
Grundsätzlich ist es möglich, Brennkammer mit Brenner außerhalb der Tauchglocke anzuordnen und lediglich die Verbrennungsgase in die Tauchglocke einzuführen. Bevorzugt befindet sich die Brennkammer jedoch innerhalb der Tauchglocke, wobei sich der Brenner zweckmäßigerweise durch die Oberwand der Tauchglocke hindurch in die Brennkammer hinein erstreckt. Bei einfachster Ausführung bildet die Tauchglocke selbst die Brennkammer. In diesem Fall treten die Verbrennungsgase über den unteren Rand der Tauchglocke in die Flüssigkeit aus. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei abgeschaltetem Brenner und abgeschalteter Verbrennungsluft die Flüssigkeit die Tauchglocke von unten füllt und durch das Verbrennungsluftgebläse erst wieder ein Gasraum erzeugt werden muß, bevor der Brenner erneut eingeschaltet werden kann. Außerdem kann es bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Fall sein, daß die geringe Eintauchtiefe der Tauchglocke in die Flüssigkeit nicht ausreicht, um unter ihr die gesamte Brennkammer anzuordnen. Es kann daher eine abweichende Ausbildung mit spezieller Führung für die Verbrennungsgase erforderlich sein.
Eine solche zweckmäßige Ausführung besteht beispielsweise darin, daß die Brennkammer durch einen Hohlkörper gebildet wird, der unten durch einen Beden verschlossen und nach oben offen ist, und von unten her in die Tauchglocke hineinragt, wobei er selbst jedoch über die Unterkante der Tauchglocke hinaus in die Flüssigkeit hineintauchen kann, um so mehr Volumen für die Brennkammer und den Brenner zur Verfügung zu stellen.
Für die Führung der Verbrennungsgase ist bei einer solchen Ausführung zweckmäßigerweise noch ein Verbrennungsgasführungsrohr vorgesehen, welches von der Oberwand der Tauchglocke in die Brennkammer hineinragt, jedoch nicht bis auf deren Boden. Die Verbrennungsgase strömen dann aus dem unteren Bereich der Brennkammer unter der Unterkante des Verbrennungsgasführungsrohres hindurch in einen Spaltraum zwischen diesem Führungsrohr und der Außenwand des Hohlkörpers der Verbrennungskammer und strömen in diesem Zwischenraum nach oben, um dann über die Oberkante des Hohlkörpers hinweg in den Zwischenraum zwischen der Außenwand des Hohlkörpers und der Tauchglocke zu gelangen, um in diesem Zwischenraum wieder abwärts zu strömen. Der Austrittsquerschnitt der Tauchglocke ist derjenige dieses ringartigen Zwischenraumes zwischen der Außenwand des Hohlkörpers der Brennkammer und der Tauchglocke. Von der Unterkante der Tauchglocke aus gelangen die Verbrennungsgase dann unter die die Tauchglocke umgebende Lochplatte und strömen durch diese in das oberhalb der Lochplatte befindliche Flüssigkeitsvolumen.
Wie auch bereits beim Gegenstand der US-A-2 233 675 endet der Außenumfang der Lochplatte frei in der Flüssigkeit. Die Lochplatte ist jedoch an ihrem Außenumfang mit einem nach unten ragenden Kragen versehen, welcher verhindert, daß die Verbrennungsgase an der Umfangskante der Lochplatte vorbei nach oben in die Flüssigkeit austreten.
Das Flüssigkeitsvolumen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise zwischen 600 und 1200 Litern liegen.
In der beigefügten Zeichnung ist eine beispielhalte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Erwarmen einer Warmetragerflüssigkeit dargestellt. Die vereinfachte Schnittzeichnung zeigt einen Behälter 2 mit drei Flüssigkeitsschichten 4, die unterschiedliche Temperaturen gemäß der unterhalb des Behälters 2 angelegten Schraffurfelder aufweisen. Im oberen Bereich des Behälters 2 ist eine Tauchglocke 6 angeordnet, an der ein Brenner 10 befestigt ist. Der Brenner 10 ist von einem unten verschlossenen Hohlkörper 20 umgeben, der eine Brennkammer 8 bildet. Neben dem unteren Ende der Tauchglocke 6 ist ein Lochblech 14 vorgesehen. Zwischen der Tauchglocke 6 und der Seitenwand des Hohlkörpers 20 ist ein Ringkanal mit einem Austrittsquerschnitt 12 ausgebildet, durch den das Verbrennungsgas in die Flüssigkeit 4 unterhalb des Lochbleches 14 geführt wird. Innerhalb des Hohlkörpers 20 ist ein Führungsrohr 22 für das Verbrennungsgas angeordnet, so daß das Verbrennungsgas vom Brenner 10 zunächst nach unten und dann zwischen Führungsrohr 22 und Hohlkörper 20 nach oben und schließlich zwischen Hohlkörper 20 und Tauchglocke 6 nach unten strömen kann.
Der Behälter 2 ist mit Anschlüssen 16 für die Zu- und Abfuhr der Flüssigkeit 4 ausgestattet. Um Flüssigkeitsströme unterschiedlicher Rücklauftemperatur in unterschiedliche Temperaturbereiche einführen zu können, ist außerdem ein sogenannter Schichtlader 18 vorgesehen. Außerhalb des Behälters 2 ist noch ein Abgaswärmetauscher 24 angeordnet, der zweckmäßigerweise mit Flüssigkeit 4 aus dem niedrigsten Temperaturbereich beaufschlagt wird, um die Abgaswärme möglichst vollständig ausnutzen zu können.
Bezugszeichenliste
2
Behälter
4
Flüssigkeit
6
Tauchglocke
8
Brennkammer
10
Brenner
12
Austrittsquerschnitt
14
Verteilungsmittel/Lochblech
16
Anschlüsse
18
Schichtenlader
20
Hohlkörper
22
Verbrennungsgasführungsrohr
24
Abgaswärmetauscher

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit
    einem die Flüssigkeit enthaltenden drucklosen Behälter
    einer in die Flüssigkeit hineinragenden Tauchglocke,
    einem in einer Brennkammer angeordneten Brenner für fließfähige Brennstoffe, mit Mitteln für die Verbrennungsluft- und Brennstoffzuführung,
    einem Strömungsweg für die Verbrennungsgase vom Brenner in die Tauchglocke und aus einem unteren Austrittsquerschnitt der Tauchglocke hinaus in die Flüssigkeit für deren direkte Erwärmung, sowie
    in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase hinter dem Austrittsquerschnitt der Tauchglocke angeordneten Mitteln zum Verteilen der Verbrennungsgase in der Flüssigkeit,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich die Tauchglocke nur in einen oberen Teilbereich der Flüssigkeit hineinerstreckt,
    der größere Teil der Flüssigkeit unterhalb des Austrittsquerschnittes der Tauchglocke zugegen ist, zum Ausbilden einer vertikalen Temperaturschichtung, und
    die Behälterwand in bestimmten Höhenbereichen der Temperaturschichtung mit Anschlüssen für Wärmetauscher versehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse in der Behälterwand für die Entnahme und Rückführung von Flüssigkeit aus dem Behälter zur Beaufschlagung eines oder mehrerer externer Wärmetauscher ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das mindestens einer der Rückführanschlüsse innerhalb des Behälters mit einem Schichtenlader zur Rückführung von Flüssigkeit in temperaturgleiche Flüssigkeitsschichten versehen ist.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchglocke zu weniger als einem Drittel der Flüssigkeitssäule von oben in die Flüssigkeit eintaucht.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer und der Brenner innerhalb der Tauchglocke angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer durch einen unten durch einen Boden verschlossenen und oben offenen Hohlkörper begrenzt ist, der von unten in die Tauchglocke hineinregt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper über den Austrittsquerschnitt der Tauchglocke hinaus nach unten in die Flüssigkeit hineinragt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt der Tauchglocke ringraumartig durch diese selbst und die Wand des Hohlkörpers gebildet ist.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsgasführungsrohr vorgesehen ist, welches von der Oberwand der Tauchglocke in den Hohlkörper bis kurz über dessen Boden hineinragt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg für die Verbrennungsgase aus dem unteren Bereich der Brennkammer von unten in den Spaltraum zwischen dem Verbrennungsgasführungsrohr und der Wand des Hohlkörpers und über die Oberkante der Wand des Hohlkörpers in den Ringraum zwischen der Wand des Hohlkörpers und der Tauchglocke zu deren Austrittquerschnitt führt.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verteilen der Verbrennungsgase aus einer die Tauchglocke umgebenden Platte mit verteilten Gasdurchtrittsöffnungen besteht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Platte frei in der Flüssigkeit endet und daß die Platte an ihrem Außenumfang mit einer nach unten gerichteten Umfangsschürze versehen ist.
  13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner durch die Tauchglocke von oben in die Brennkammer geführt ist.
  14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgaswärmetauscher für die aus der Flüssigkeit austretenden Restverbrennungsgase (Abgase) vorgesehen ist zum Ausnutzen von restlicher Abgaswärme für das Erwärmen von Flüssigkeit aus dem untersten Bereich der Flüssigkeitsschichtung im Behälter.
  15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß sie temperaturschichtgerecht mit einem Flüssigkeitsentnahmeanschluß im unteren Behälterbereich und einem Flüssigkeitsrückführanschluß im oberen Behalterbereich für den Anschluß an und zur Übernahme von Wärmeenergie aus dem Wärmetauscher einer Solarwärmeanlage versehen ist.
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