DE29602990U1 - Water heater - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a water heater according to the preamble of claim 1.
Bei derartigen Wasserheizern ist der Wärmetauscher meist im Brennraum angeordnet, wobei die Rohre des Wärmetauschers lediglich in einer Ebene angeordnet sind. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Wärme der Brenngase und die Wärmestrahlung vom Brenner nur zu einem Teil ausgenützt werden können und sich daher nur ein entsprechend geringer Wirkungsgrad ergibt.In such water heaters, the heat exchanger is usually located in the combustion chamber, with the tubes of the heat exchanger only being arranged in one plane. However, this has the disadvantage that the heat of the combustion gases and the heat radiation from the burner can only be partially utilized, resulting in a correspondingly low level of efficiency.
Ziel der Erfindung ist es es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen höheren Wirkungsgrad auszeichnet.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a water heater of the type mentioned at the beginning, which is characterized by a higher efficiency.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention, this is achieved in a water heater of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Brenngase in jedem Fall an einem vom Wärmetauschmedium durchströmten Hohlkörper, bzw. dessen Wand vorbeiströmen.The proposed measures ensure that the combustion gases always flow past a hollow body through which the heat exchange medium flows, or its wall.
Gleichzeitig werden die den Brenner umgebenden Teile des Wärmetauscher von dessen Strahlungswärme beaufschlagt.At the same time, the parts of the heat exchanger surrounding the burner are exposed to its radiant heat.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer besonders guten Ausnutzung der Wärme der Abgase. So treffen die Brenngase, die zwischen den Rohren der dem Brenner näheren Gruppe von Rohren des Wärmetauschers hindurchströmen, unweigerlich auf die Rohre der vom Brenner abgekehrten Gruppe von Rohren auf und geben dort ihre Wärme an die Rohre ab. Auf diese Weise werden die Brenngase in einem sehr hohen Maß ausgenutzt, sodaß sich ein entsprechend höherer Wirkungsgrad ergibt. Außerdem ist auch sichergestellt, daß es nur zu einer diffusen Reflexion der Wärmestrahlung an der sehr strukturierten Wand des Wärmetauschers kommt, die wesentlich geringer als bei glatten Wänden ist, woraus eine geringere Aufheizung des Brenners und damit ein geringerer NOx Ausstoß resultiert. Weiter wird durch die radiale Abströmung der Brenngase vom Brenner durch den Wärmetauscher eine Verbesserung der Verbrennung gegenüber der bisher üblichen im wesentlichen axialen Durchströmung des Brennraumes erreicht.The features of claim 2 result in the advantage of particularly good utilization of the heat of the exhaust gases. The combustion gases that flow through between the tubes of the group of tubes of the heat exchanger closest to the burner inevitably hit the tubes of the group of tubes facing away from the burner and give off their heat to the tubes. In this way, the combustion gases are utilized to a very high degree, resulting in a correspondingly higher efficiency. It is also ensured that there is only a diffuse reflection of the heat radiation on the very structured wall of the heat exchanger, which is significantly less than with smooth walls, which results in less heating of the burner and thus less NO x emissions. Furthermore, the radial flow of the combustion gases from the burner through the heat exchanger improves combustion compared to the previously usual essentially axial flow through the combustion chamber.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion.The features of claim 3 result in the advantage of a very simple construction.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Anströmung der Rohre des Wärmetauschers und dadurch auch eine gleichmäßige Erwärmung des die Rohre durchströmenden Fluids.The features of claim 4 result in the advantage of a very uniform flow to the tubes of the heat exchanger and thus also a uniform heating of the fluid flowing through the tubes.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine Konstruktion, bei der auf Schweißnähte in jenen Bereichen, in denen die Brenngase auf den Wärmetauscher auftreffen, praktisch verzichtet werden kann. Dadurch werden Korrosionsprobleme weitgehend vermieden.The features of claim 5 result in a construction in which weld seams in those areas where the combustion gases impinge on the heat exchanger can be practically dispensed with. This largely avoids corrosion problems.
Durch die Merkmale des Anspruches 6 ergibt sich der Vorteil, daß die auf die Wasserkammer auftreffenden Brenngase sehr rasch abgekühlt werden und ihre Wärme an das in der Wasserkammer befindliche Wasser abgeben,.The features of claim 6 result in the advantage that the combustion gases hitting the water chamber are cooled very quickly and give off their heat to the water in the water chamber.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, daß das den Wärmetauscher durchströmende Fluid sehr gleichmäßig erwärmt wird. Dabei ergibt sich auch der Vorteil, daß sich die unterschiedliche Beaufschlagung der Rohre im Bereich deren Stege und deren Schenkel aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der meist aus Metall hergestellten Rohre deren Temperatur in verschiedenen Bereichen vergleichmäßigt.The features of claim 7 result in the advantage that the fluid flowing through the heat exchanger is heated very evenly. This also results in the advantage that the different loading of the pipes in the area of their webs and their legs evens out their temperature in different areas due to the thermal conductivity of the pipes, which are usually made of metal.
Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich innerhalb einer Gruppe von Rohren eine Gegenströmung, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Erwärmung des zu erwärmenden Fluids ergibt.The features of claim 8 result in a counterflow within a group of pipes, which results in a very uniform heating of the fluid to be heated.
Durch die Merkmale des Anspruches 9 ergibt sich der Vorteil, daß die dem Brenner zugekehrte Fläche der Rohre, in Relation zu deren Querschnitt gesehen, größer ist als bei Rohren mit kreisrundem Querschnitt. Außerdem ergibt sich durch die im Querschnitt rechteckigen Rohre der Vorteil einer verstärkten Verwirbelung derThe features of claim 9 result in the advantage that the surface of the tubes facing the burner, in relation to their cross-section, is larger than with tubes with a circular cross-section. In addition, the rectangular cross-section of the tubes results in the advantage of increased turbulence of the
zwischen den Rohren hindurchströmenden Brenngase und damit eine Verbesserung des Wärmeüberganges.combustion gases flowing between the tubes and thus an improvement in heat transfer.
Durch die Merkmale des Anspruches 10 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion.The features of claim 10 result in the advantage of a very simple construction.
Durch die Merkmale des Anspruches 11 ergibt sich eine Vergrößerung der Wärmetauscherfläche.The features of claim 11 result in an enlargement of the heat exchanger surface.
Durch die Merkmale des Anspruches 12 ergibt sich der Vorteil, daß der Wasserheizer auch als Brennwertheizer betrieben werden kann, wobei durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ein guter Abfluß des anfallenden Kondensats sichergestellt ist.The features of claim 12 result in the advantage that the water heater can also be operated as a condensing boiler, whereby the proposed measures ensure good drainage of the condensate that occurs.
Die Merkmale des Anspruches 13 vermindern die Abstrahlung vonThe features of claim 13 reduce the radiation of
Wärme und damit einen Energieverlust. Außerdem wird durch dieHeat and thus a loss of energy. In addition, the
vorgeschlagenen Maßnahmen auch ein weiteres Absinken der Temperatur abströmenden Abgase vermieden.The proposed measures also prevent a further drop in the temperature of the exhaust gases.
Bei einem Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14 bilden die Gußgliederkessel im wesentlichen einen geschlossenen Brennraum, an dessen einem Ende eine Abströmöffnung für die Brenngase angeordnet ist. Es ergibt sich daher im Brennraum eine im wesentlichen axiale Durchströmung. Außerdem führt der bis auf die Abströmöffnung im wesentlichen geschlossenen und eine sehr regelmäßige Innenwand aufweisende Brennraum der bekannten Lösungen der eingangs erwähnten Art zu einer relativ hohen Reflexion der Wärmestrahlung des Brenners an den Wänden des Brennraumes, wodurch der Brenner aufgeheizt wird und es zu einer verstärkten BildungIn a water heater according to the preamble of claim 14, the cast iron boilers essentially form a closed combustion chamber, at one end of which there is an outlet opening for the combustion gases. This results in an essentially axial flow in the combustion chamber. In addition, the combustion chamber of the known solutions of the type mentioned at the beginning, which is essentially closed except for the outlet opening and has a very regular inner wall, leads to a relatively high reflection of the heat radiation from the burner on the walls of the combustion chamber, whereby the burner is heated up and there is an increased formation of
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von Nox kommt. Dies ist. insbesondere bei Brennern mit hoher Wärmestrahlung, wie z.B. Strahlungsbrennern, der Fall.of No x . This is particularly the case with burners with high heat radiation, such as radiant burners.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn ein solcher Wasserheizer die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 14 aufweist.In order to avoid these disadvantages, it is advantageous if such a water heater has the characterizing features of claim 14.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine im wesentlichen radiale Abströmung der Brenngase aus dem Brennraum sichergestellt. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigeren Wärmeaustausch als bei axialer Durchströmung des Brennraumes, wodurch auch ein hoher Wirkungsgrad des Gußgliederkessels erreicht wird. Außerdem ergibt sich durch den Ausströmspalt auch der Vorteil, daß die Reflexion der Wärmestrahlung begrenzt ist, wodurch sich die Aufheizung des Brenners vermindert.The proposed measures ensure that the combustion gases flow out of the combustion chamber essentially radially. This results in a more even heat exchange than with axial flow through the combustion chamber, which also results in a high level of efficiency of the cast iron boiler. The outflow gap also has the advantage that the reflection of the heat radiation is limited, which reduces the heating of the burner.
Durch die Merkmale des Anspruches 15 ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Ausbildung des Kessels.The features of claim 15 result in the advantage of a very simple design of the boiler.
Durch die Merkmale des Anspruches 16 ergibt sich eine besonders hohe Ausnutzung der Wärme der Brenngase, sodaß es unter bestimmten Umständen auch zur Kondensatbildung kommen kann.The features of claim 16 result in a particularly high utilization of the heat of the combustion gases, so that under certain circumstances condensate can also form.
Eine weitere Möglichkeit einer sehr weitgehenden Ausnutzung der Wärme der Brenngase ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 17.A further possibility for a very extensive utilization of the heat of the combustion gases results from the features of claim 17.
Durch die Merkmale des Anspruches 18 ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, wobei auch ein sehr sicherer Ablauf einesThe features of claim 18 result in the advantage of a very simple structure, whereby a very safe process of a
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allfällig anfallenden Kondensats und gleichzeitig eine Vergrößerung des Querschnittes des Abgassammelraumes sichergestellt ist.any condensate that may occur and at the same time an increase in the cross-section of the exhaust gas collection chamber is ensured.
Bei einem Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 19 wird durch die kennzeichenden Merkmale des Anspruches 19 erreicht, daß die Brenngase praktisch ausschließlich radial die Spalte zwischen den Gußgliedern durchströmen. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigeren Wärmeaustausch als bei axialer Durchströmung des Brennraumes, wodurch auch ein hoher Wirkungsgrad des Gußgliederkessels erreicht und die Ausbildung heißerer und kühlerer Zonen vermieden wird. Außerdem ergibt sich durch die starke Strukturierung der den Brenner umgebenden Begrenzung und die Spalte zwischen den einzelnen Gußglieder(n) eine sehr weitgehende Reduktion der Reflexion der Wärmestrahlung des Brenners an den diesen umgebenden Wänden. Dadurch ergibt sich, verglichen mit den bekannten Lösungen der eingangs erwähnten Gußgliederkessel, bei denen der Brenner von einer im wesentlichen glatten Wand der Gußglieder umgeben ist, eine merklich geringere Aufheizung des Brenners, wodurch es zu einer Verminderung des Nox-Austoßes kommt.In a water heater according to the preamble of claim 19, the characterizing features of claim 19 ensure that the combustion gases flow practically exclusively radially through the gaps between the cast elements. This results in a more even heat exchange than with axial flow through the combustion chamber, which also achieves a high level of efficiency of the cast element boiler and avoids the formation of hotter and cooler zones. In addition, the strong structuring of the boundary surrounding the burner and the gaps between the individual cast elements result in a very significant reduction in the reflection of the heat radiation from the burner on the walls surrounding them. This results in a noticeably lower heating of the burner compared to the known solutions of the cast element boilers mentioned at the beginning, in which the burner is surrounded by an essentially smooth wall of the cast elements, which leads to a reduction in NO x emissions.
Durch die Merkmale des Anspruches 20 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Umströmung der Gußglieder durch die Brenngase. Außerdem ergibt sich auch eine sehr starke Strukturierung der den Brenner umgebenden durchbrochenen Wand, wodurch Reflexionen der Wärmestrahlung vermieden werden.The features of claim 20 result in the advantage of a very even flow of the combustion gases around the cast elements. In addition, the perforated wall surrounding the burner is very strongly structured, which prevents reflections of the heat radiation.
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Durch die Merkmale des Anspruches 21 ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung der Wärmetauschflachen und damit eine Verbesserung des Wärmeüberganges, wobei sich die Brenngase im Abgassamme1raum zwischen den äußeren Wänden der Gußglieder und der Innenwand des Mantels der Kammer sammeln und über das Abgasrohr abströmen.The features of claim 21 result in a corresponding enlargement of the heat exchange surfaces and thus an improvement in the heat transfer, whereby the combustion gases collect in the exhaust gas collection space between the outer walls of the cast elements and the inner wall of the shell of the chamber and flow out via the exhaust pipe.
Durch die Merkmale des Anspruches 22 ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Durchströmung der Spalte zwischen den Gußgliedern, da sich für die Brenngase für alle möglichen Strömungswege im wesentlichen gleiche Widerstände ergeben.The features of claim 22 result in the advantage of a very uniform flow through the gaps between the cast elements, since the resistances for the combustion gases are essentially the same for all possible flow paths.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be explained in more detail using the drawing. Show:
Fig. 1 und 2 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,Fig. 1 and 2 show a vertical and a horizontal section through a first embodiment of a water heater according to the invention,
Fig. 3 und 4 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,Fig. 3 and 4 show a vertical and a horizontal section through a second embodiment of a water heater according to the invention,
Fig. 5 und 6 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,Fig. 5 and 6 show a vertical and a horizontal section through a third embodiment of a water heater according to the invention,
Fig. 7 und 8 einen Vertikal- und einen Horizontalschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,Fig. 7 and 8 show a vertical and a horizontal section through a fourth embodiment of a water heater according to the invention,
Fig. 9a bis 9f Längsschnitte verschiedener Ausführungsformen von Rohren für die Wasserheizer nach den Fig. 1 bis 8,Fig. 9a to 9f Longitudinal sections of various embodiments of pipes for the water heaters according to Figs. 1 to 8,
H übH üb
Fig. 9g bis 9m Querschnitte der Rohre nach den Fig. 9a bis 9f,Fig. 9g to 9m Cross sections of the pipes according to Fig. 9a to 9f,
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine fünfte, Gußglieder aufweisende Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers,Fig. 10 is a cross-section through a fifth embodiment of a water heater according to the invention, comprising cast elements,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform nach der Fig. 10,Fig. 11 is a longitudinal section through the embodiment according to Fig. 10,
Fig. 12 und 13 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine sechste, Gußglieder aufweisende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers undFig. 12 and 13 show a longitudinal and a cross-section through a sixth embodiment of a water heater according to the invention, comprising cast elements, and
Fig. 14 und 15 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine siebente, Gußglieder aufweisende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wasserheizers.Fig. 14 and 15 show a longitudinal and a cross-section through a seventh embodiment of a water heater according to the invention, comprising cast elements.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.The same reference symbols indicate the same details in all figures.
Der Wasserheizer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem sich eine Brennkammer 7 befindet, die mit einer Wärmeisolierung 3 an der Außenseite ihres Mantels 4 versehen ist. In diese Brennkammer 7 ragt von oben her ein Brenner 17 hinein, der von einem Brennermantel 18 umgeben ist.The water heater 1 has a housing 2 in which there is a combustion chamber 7, which is provided with thermal insulation 3 on the outside of its casing 4. A burner 17, which is surrounded by a burner casing 18, projects into this combustion chamber 7 from above.
Der Brenner 17 wird über eine Gemischaufbereitung 23 mit einem Gas-Luftgemisch versorgt, wobei die Gemischaufbereitung 23 ein Gebläse 26 umfaßt, das über eine Gaszuführung 24 und eine Luftzuführung 25 mit Gas und Luft versorgbar ist.The burner 17 is supplied with a gas-air mixture via a mixture preparation 23, wherein the mixture preparation 23 comprises a blower 26 which can be supplied with gas and air via a gas supply 24 and an air supply 25.
In die Brennkammer 7 ragen weiter eine Ionisationselektrode 20 zur Überwachung der Flammen und eine Zündelektrode 19 zu ihrer Zündung hinein.An ionization electrode 20 for monitoring the flames and an ignition electrode 19 for igniting them also extend into the combustion chamber 7.
Die Brennkammer 7 ist an ihrer Oberseite von einer Brennerplatte 22 abgeschlossen, die den Brenner 17 hält und von den Elektroden 19, 20 durchsetzt ist und mit einer Isolierung 21 versehen ist.The combustion chamber 7 is closed at its top by a burner plate 22 which holds the burner 17 and is penetrated by the electrodes 19, 20 and is provided with an insulation 21.
Die Brennkammer 7, oder deren Boden 117 bzw. der Boden 118 des Mantels 4 weist eine eine Neigung 31 gegen die Horizontale von ca. 3° auf, wobei am untersten Punkt 119 ein Kondensatablauf 27 vorgesehen ist. Dabei ist die Brennkammer 7 über ungleich lange Stützen 29 und 120 abgestützt. Weiter ist an die Brennkammer 7 ein Abgasrohr 28 angeschlossen.The combustion chamber 7, or its base 117 or the base 118 of the casing 4, has an inclination 31 to the horizontal of approximately 3°, with a condensate drain 27 provided at the lowest point 119. The combustion chamber 7 is supported by supports 29 and 120 of unequal length. An exhaust pipe 28 is also connected to the combustion chamber 7.
Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 1 und 2 ist im Bereich der Brennerplatte 22 eine sie umgebende, vom Kühlmedium durchströmbare Umlenkkammer 14 angeordnet, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.In the embodiment according to Figs. 1 and 2, a deflection chamber 14 is arranged in the area of the burner plate 22, which surrounds it and through which the cooling medium can flow, and which is essentially ring-shaped.
An diese Umlenkkammer 14 sind in zwei konzentrisch zur Achse 121 des zylindrisch gestalteten Brenners 17 liegenden Kreisen verteilt angeordnete Rohre 5 eines Wärmetauschers 42 angeschlossen, deren andere Enden an eine Rücklaufkammer 12, bzw. eine Vorlaufkamiaer 15 angeschlossen sind. Dabei sind die Rohre 5, die in zwei Gruppen aufgeteilt sind, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, gegeneinander versetzt angeordnet, sodaß im Bereich jeder Lücke 122 zwischen zwei Rohren 5 der einen Gruppe ein Rohr 5 der zweiten Gruppe angeordnet ist. Die Rohre 5 sind mit Rippen 6 versehen. Dabei istConnected to this deflection chamber 14 are pipes 5 of a heat exchanger 42, distributed in two circles lying concentrically to the axis 121 of the cylindrical burner 17, the other ends of which are connected to a return chamber 12 or a flow chamber 15. The pipes 5, which are divided into two groups, as can be seen from Fig. 2, are arranged offset from one another, so that in the area of each gap 122 between two pipes 5 of one group, a pipe 5 of the second group is arranged. The pipes 5 are provided with fins 6.
die innere, brennernähere Gruppe von Rohren 5 an die Vorlaufkammer 15, die mit einem Vorlauf 9 verbunden ist und die andere äußere, VO^) Brenner entferntere Gruppe von Rohren 5 an die Rücklaufkammer 12 angeschlossen, die mit einem Rücklauf 10 verbunden ist.the inner group of pipes 5, closer to the burner, is connected to the flow chamber 15, which is connected to a flow 9, and the other outer group of pipes 5, further away from the burner, is connected to the return chamber 12, which is connected to a return 10.
Es sind ein Rücklaufverteiler 11 und ein Vorlaufverteiler 16 vorgesehen, die zur Verbindung des Rücklaufs 10 mit einer zentrisch zur Achse 121 des Brenners angeordneten Ausströmöffnung 32, bzw. zur Verbindung des Vorlaufs 9 einer gleichfalls zentrisch angeordneten Einströmöffnung 3 3 dienen.A return flow distributor 11 and a flow distributor 16 are provided, which serve to connect the return flow 10 to an outflow opening 32 arranged centrally to the axis 121 of the burner, or to connect the flow 9 to an inflow opening 33 which is also arranged centrally.
In der Vorlaufkammer 15 sind Stabilisierungsstege 13 angeordnet, wobei die Vorlaufkammer 15 dem Brenner 17 näher liegt als die Rücklaufkammer 15, die beide als Zylinderraum im wesentlichen senkrecht stirnseitig zur Achse 121 des Brenners 17 angeordnet sind.Stabilizing webs 13 are arranged in the flow chamber 15, whereby the flow chamber 15 is closer to the burner 17 than the return chamber 15, both of which are arranged as a cylinder chamber essentially perpendicular to the front side of the axis 121 of the burner 17.
Zwischen dem Mantel 4 der Brennkammer 7 und den äußeren Rohren 5, bzw. deren Rippen 6 verbleibt ein äußerer Abgassammelraum 8, der mit dem Abgasrohr 28 verbunden ist.Between the casing 4 of the combustion chamber 7 and the outer tubes 5 or their ribs 6, there remains an outer exhaust gas collection chamber 8, which is connected to the exhaust pipe 28.
Durch die Anordnung der Rohre 5 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist sichergestellt, daß die Brenngase, die zwischen zwei benachbarten im inneren Kreis angeordneten Rohre 5 hindurchströmen, auf die im äußeren Kreis angeordneten Rohre 5 auftreffen und dort ihre Wärme abgeben. Weiter ist durch die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Brenners 17 angeordneten Vorlaufkammer 15 und die unter dieser liegenden Rücklaufkammer 12 sichergestellt, daß die Wärme der Brenngase optimal zur ErwärmungThe arrangement of the pipes 5 in the embodiment according to Figs. 1 and 2 ensures that the combustion gases that flow between two adjacent pipes 5 arranged in the inner circle impact the pipes 5 arranged in the outer circle and give off their heat there. Furthermore, the flow chamber 15 arranged essentially perpendicular to the axis of the burner 17 and the return chamber 12 located below it ensure that the heat of the combustion gases is optimally used for heating
des den Wärmetauscher 42 und die beiden Kammern 12 und 15 durchströmenden Wassers genutzt wird.of the water flowing through the heat exchanger 42 and the two chambers 12 and 15.
Dabei sammeln sich die Abgase nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 42 im äußeren Abgassamme1raum 8 und strömen danach über das Abgasrohr ab. Gegebenenfalls anfallendes Kondensat fließt über den Kondensatablauf 27 ab.After flowing through the heat exchanger 42, the exhaust gases collect in the outer exhaust gas collection chamber 8 and then flow out via the exhaust pipe. Any condensate that may occur flows out via the condensate drain 27.
Bei der Aus führungs form nach den Fig. 3 und 4 ist der Wärmetauscher 42' durch zwei Rohrwendeln 5' und 34 gebildet, die in Serie oder parallel geschaltet sein können. Dabei sind die Rohrwendeln 5'und 34, die mit Rippen 6 versehen sind, mit einem Vorlauf 9 und einem Rücklauf 10 verbunden.In the embodiment according to Figs. 3 and 4, the heat exchanger 42' is formed by two coiled tubes 5' and 34, which can be connected in series or parallel. The coiled tubes 5' and 34, which are provided with fins 6, are connected to a flow line 9 and a return line 10.
Weiter ist ein wassergekühlter Brennraumabschluß 30 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Vorlauf 9 und einem Rücklauf 10 über Leitungen 123, 124 verbunden ist. Dabei kann eine Parallelschaltung der Rohrwendeln 5' und 34 und des Brennraumabschlusses 30 vorgesehen sein, oder aber auch eine Reihenschaltung dieser Teile(erst die äußere Rohrwendel, dann die innere und schlußendlich der Brennraum! In letzterem Fall wäre die Anordnung einer Umlenkkammer erforderlich, oder aber es müßten die Rohrwendeln 5',-34 über Rohrkrümmer miteinander verbunden werden.A water-cooled combustion chamber closure 30 is also provided, which is also connected to the flow line 9 and a return line 10 via lines 123, 124. In this case, a parallel connection of the pipe coils 5' and 34 and the combustion chamber closure 30 can be provided, or a series connection of these parts (first the outer pipe coil, then the inner and finally the combustion chamber! In the latter case, the arrangement of a deflection chamber would be necessary, or the pipe coils 5', -34 would have to be connected to one another via pipe bends.
Wesentlich bei dieser Ausführungsform ist der Umstand, daß dieThe essential feature of this embodiment is the fact that the
Windungen der äußeren der konzentrisch zur Achse 121 des BrennersTurns of the outer concentric to the axis 121 of the burner
angeordneten Rohrwendeln 5', 34 im Bereich des Spaltes zwischen zwei Windungen der inneren Rohrwendel 34 angeordnet sind.arranged tube coils 5', 34 are arranged in the region of the gap between two turns of the inner tube coil 34.
Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 5 und 6 ist der Wärmetauscher 42" durch zwei zueinander im wesentlichen senkecht angeordneten Paare von Gruppen von nebeneinander angeordneten U-förmig gebogenen Rohren 5", 5"' und 35, 35' gebildet. Dabei stehen die Stege 36 der Rohre 5", 5'" und die Stege 37 der Rohre 35, 35' zueinander senkrecht.In the embodiment according to Figs. 5 and 6, the heat exchanger 42" is formed by two pairs of groups of U-shaped tubes 5", 5"' and 35, 35' arranged next to one another, which are arranged essentially perpendicularly to one another. The webs 36 of the tubes 5", 5'" and the webs 37 of the tubes 35, 35' are perpendicular to one another.
Die einen Schenkel 38 der Rohre 5" und 35' sind mit einer Vorlaufkammer 15 verbunden, und die anderen Schenkel der Rohre 5" und 35'sind mit einer Rücklaufkammer 12 verbunden. Die anderen Schenkel 39 der Rohre 5" und 35' sind mit einer Vorlaufkammer 12 verbunden. Mit dieser sind auch die Schenkel 40 der Rohre 5"' undOne leg 38 of the pipes 5" and 35' are connected to a flow chamber 15, and the other leg of the pipes 5" and 35' are connected to a return chamber 12. The other leg 39 of the pipes 5" and 35' are connected to a flow chamber 12. The leg 40 of the pipes 5"' and 35' are also connected to this.
35 verbunden. Die Schenkel 41 der Rohre 5'" und 35 sind mit der Rücklaufkammer 15 verbunden. Dadurch ergibt sich in jedem Paar von Rohren 5", 5"1 einerseits und 35, 35' andererseits ein gegensinnige Durchströmung.35. The legs 41 of the pipes 5'" and 35 are connected to the return chamber 15. This results in an opposing flow in each pair of pipes 5", 5" 1 on the one hand and 35, 35' on the other.
Die Stege 37 und 36 der Rohre 5", 5'", 35, 35' ersetzen den gekühlten Brennraumabschluß 30, bzw. die Vorlaufkammer 15 und die Rücklaufkammer 12 nach der Fig. 1 und 2.The webs 37 and 36 of the tubes 5", 5'", 35, 35' replace the cooled combustion chamber closure 30, or the flow chamber 15 and the return chamber 12 according to Fig. 1 and 2.
Bei der Aus führ ungs form nach den Fig. 5 und 6 verlaufen die StegeIn the embodiment according to Fig. 5 and 6, the webs run
36 der Rohre 5", 5'" ober- und unterhalb der Stege 37 der Rohre 35, 35', wobei alle Rohre einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweisen.36 of the tubes 5", 5'" above and below the webs 37 of the tubes 35, 35', whereby all tubes have a substantially circular cross-section.
Die Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 5 und 6 dadurch, daß die Rohre 5", 5'" und 35, 35' einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.The embodiment according to Figs. 7 and 8 differs from that according to Figs. 5 and 6 in that the tubes 5", 5'" and 35, 35' have a substantially rectangular cross-section.
Außerdem sind die Stege 36 und 37 der Rohre 5" und 5/ir bzw. 35 und 35' wechselweise übereinander angeordnet, wobei die Stege 37 der Rohre 35 dem Brenner 17 am nächsten angeordnet sind.In addition, the webs 36 and 37 of the tubes 5" and 5 /ir or 35 and 35' are arranged alternately one above the other, with the webs 37 of the tubes 35 being arranged closest to the burner 17.
Dabei ist aus der Fig. 8 zu ersehen, daß die Breite der Rohre 5", 5'", 35, 35' größer als die Breite der zwischen diesen Rohren verbleibenden Spalte 125 ist, sodaß die auf te angeordneten Rohre einander überlappen.It can be seen from Fig. 8 that the width of the tubes 5", 5'", 35, 35 ' is greater than the width of the gap 125 remaining between these tubes, so that the tubes arranged on te overlap one another.
Die Fig. 9a bis 9m zeigen verschiedene Formen von Rohren 51 bis 56. Dabei weist das Rohr 51 einen kreisrunden Querschnitt auf und ist mit Lamellen 6 versehen. Das Rohr 52 weist einen elliptischen Querschnitt auf und ist ebenfalls mit Lamellen 6 versehen. Desgleichen ist das im Querschnitt rechteckige Rohr 53 mit Lamellen 6 versehen.Fig. 9a to 9m show different shapes of tubes 51 to 56. The tube 51 has a circular cross-section and is provided with fins 6. The tube 52 has an elliptical cross-section and is also provided with fins 6. Likewise, the tube 53, which has a rectangular cross-section, is provided with fins 6.
Das Rohr 54 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und weist, ebenso wie die Rohre 55 und 56 einen glatten Außenmantel auf, wobei das Rohr 55 einen elliptischen und das Rohr 56 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Rohre entsprechen den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Rohren.The tube 54 has a circular cross-section and, like the tubes 55 and 56, has a smooth outer casing, whereby the tube 55 has an elliptical cross-section and the tube 56 has a rectangular cross-section. These tubes correspond to the tubes shown in Figs. 1 to 8.
Aus führ ungs form nach der Fig. 10 und 11 behandelt statt eines wandhängenden Durchlauf- bzw. Umlaufwasserheizers einen Kessel. Der Gußgliederkessel 126 ist in einem Gehäuse 61 angeordnet und weist eine Reihe von Gußgliedern 62 auf, die nebeneinander angeordnet und in deren oberen Bereich hydraulisch miteinander verbunden sind.The embodiment according to Fig. 10 and 11 uses a boiler instead of a wall-mounted continuous flow or circulating water heater. The cast iron boiler 126 is arranged in a housing 61 and has a series of cast iron elements 62 which are arranged next to one another and are hydraulically connected to one another in their upper region.
Dabei weisen die Gußglieder 62 eine im wesentlichen schlüssellochförmige Ausnehmung 63 auf, wobei die kreisbogenförmigen Bereiche 64 der schlüssellochförmigen Ausnehmungen 63 einen Brennraum 65 begrenzen, der an seiner oberen Stirnseite durch einen Brennraumabschluß 67, der senkrecht zur Längsachse 121 eines Strahlungsbrenners 66 steht, abgeschlossen ist. Dabei ist der hohle Brennerabschluß 67 mit den Gußgliedern 62 hydraulisch verbunden.The cast members 62 have a substantially keyhole-shaped recess 63, with the circular arc-shaped areas 64 of the keyhole-shaped recesses 63 defining a combustion chamber 65 which is closed off at its upper end by a combustion chamber closure 67 which is perpendicular to the longitudinal axis 121 of a radiant burner 66. The hollow burner closure 67 is hydraulically connected to the cast members 62.
An diesem Brennerabschluß 67 ist eine Vorlaufleitung 68 angeschlossen.A flow line 68 is connected to this burner outlet 67.
Unterhalb der durch die schlüssellochförmige Ausnehmung 63 voneinander getrennten Schenkel 81 und 127 der Gußglieder 62 sind weitere Gußglieder 69 angeordnet, die über einen Krümmer 70 miteinander in Serie geschaltet sind. Dabei verbleibt zwischen den Schenkeln 81 und den weiteren Gußgliedern 69 in jeweils einer horizontalen Ebene verlaufende Spalte 71, in denen sich die abströmenden Brenngase verteilen können, wobei die Brenngase aus dem Brennraum 65 über einen sich über die Länge des Brennraumes 65 in dessen axialer Richtung erstreckenden Abströmspalt 72 abströmen können. Dabei befindet sich der Abströmspalt 72 im Übergangsbereich zwischen dem kreisbogenförmigen Bereich 64 der schlüssellochförmigen Ausnehmung 63 zu dessen schlitzförmigen Bereich.Below the legs 81 and 127 of the cast members 62, which are separated from one another by the keyhole-shaped recess 63, there are further cast members 69, which are connected in series with one another via a bend 70. Between the legs 81 and the further cast members 69, there remain gaps 71, each running in a horizontal plane, in which the outflowing combustion gases can be distributed, whereby the combustion gases can flow out of the combustion chamber 65 via an outflow gap 72 extending over the length of the combustion chamber 65 in its axial direction. The outflow gap 72 is located in the transition area between the circular arc-shaped area 64 of the keyhole-shaped recess 63 and its slot-shaped area.
Unterhalb der Gußglieder 69 ist ein Abgassammeiraum 73 angeordnet, dessen Querschnitt sich in Richtung zu einer Abströmöffnung 74 hin vergrößert. Dabei ergibt sich die Vergrößerung des QuerschnittesBelow the cast elements 69 there is an exhaust gas collection chamber 73, the cross-section of which increases in the direction of an outflow opening 74. This results in the increase in the cross-section
des Abgassammeiraumes 73 durch einen schräg geneigt verlaufenden Boden 75, an dessen tiefster Stelle ein Kondensatablauf 76 angeordnet ist.of the exhaust gas collection chamber 73 by a sloping floor 75, at the lowest point of which a condensate drain 76 is arranged.
An dem im Bereich des Endes des Brennraumes 65 angeordneten Gußglied 69 ist eine Rücklaufleitung 77 angeschlossen.A return line 77 is connected to the cast member 69 arranged in the area of the end of the combustion chamber 65.
Der Brennraum 65 ist an seinem einen dem Gußglied 62 gegenüberliegenden Ende durch einen Brennraumabschluß 67 abgeschlossen, in dem der Strahlungsbrenner 66 gehalten ist, der über ein Gebläse 80 mit einem Gas-Luftgemisch beaufschlagbar ist.The combustion chamber 65 is closed at one end opposite the cast member 62 by a combustion chamber closure 67, in which the radiant burner 66 is held, which can be supplied with a gas-air mixture via a fan 80.
Die Ausfuhrungsform nach den Fig. 12 und 13 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 10 und 11 dadurch, daß die unterhalb der Schenkel 68 der Gußglieder 62 angeordneten weiteren Gußglieder 69 weggelassen sind und durch einen Lamellenwärmetauscher 78 ersetzt sind. Dabei sind mehrere in Reihe geschaltete Wärmetauscherrohre 79 unterhalb der Gußglieder 62 angeordnet und über Krümmer 70 miteinander verbunden. Die Wärmetauscherrohre 79 sind in drei Reihen angeordnet, wobei die Wärmetauscherrohre 79 in den einzelnen Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind und der Lamellenwärmetauscher 78 mit einer Rücklaufleitung 77 verbunden ist.The embodiment according to Figs. 12 and 13 differs from that according to Figs. 10 and 11 in that the additional cast members 69 arranged below the legs 68 of the cast members 62 are omitted and replaced by a finned heat exchanger 78. In this case, several heat exchanger tubes 79 connected in series are arranged below the cast members 62 and connected to one another via elbows 70. The heat exchanger tubes 79 are arranged in three rows, with the heat exchanger tubes 79 in the individual rows being arranged offset from one another and the finned heat exchanger 78 being connected to a return line 77.
Durch die Anordnung eines Abströmspaltes 72 über die gesamte Länge des Brennraumes 65 ergibt sich eine radiale Abströmung der Brenngase, wodurch es zu einer sehr weitgehenden Ausnutzung der Wärme der Brenngase und einer sehr gleichmäßigen Erwärmung über die Länge des Brennraumes 65, bzw. des in den Gußgliedern 62The arrangement of an outflow gap 72 over the entire length of the combustion chamber 65 results in a radial outflow of the combustion gases, which leads to a very extensive utilization of the heat of the combustion gases and a very uniform heating over the length of the combustion chamber 65, or in the cast elements 62
strömenden Wassers kommt. Außerdem ergibt sich eine Verminderung der Reflektion der Wärmestrahlung des Brenners 66 an den Innenwänden der aneinandergereihten Gußglieder 62, sodaß sich der Brenner 66 weniger stark erwärmt als bei bekannten Lösungen.flowing water. In addition, there is a reduction in the reflection of the heat radiation from the burner 66 on the inner walls of the cast elements 62 arranged in a row, so that the burner 66 heats up less than in known solutions.
Der Wasserheizer nach den Fig. 14 und 15 weist eine Kammer 110 auf, in der Gußglieder 92 angeordnet sind, die im wesentlichen torusförmig ausgebildet sind. Dabei ist im Zentrum der Gußglieder 92 ein zylindrischer Strahlungsbrenner 96 angeordnet, wobei die Gußglieder 92 voneinander in Längsrichtung des Brenners 96 distanziert angeordnet sind, sodaß sich zwischen je zwei Gußgliedern 92 ein Spalt 102 ergibt.The water heater according to Figures 14 and 15 has a chamber 110 in which cast members 92 are arranged, which are essentially toroidal in shape. A cylindrical radiant burner 96 is arranged in the center of the cast members 92, whereby the cast members 92 are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the burner 96, so that a gap 102 is formed between each two cast members 92.
Die Gußglieder 92 sind mit sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden und sich in Längsrichtung des Brenners 96 abstehenden Rippen oder Noppen 111 versehen, die in die Spalte 102 hineinragen und die den Wärmeübergang von den Brenngasen zu einem die Gußglieder 92 durchströmenden Heizmedium, meist Wasser, verbessern. Der axiale Abstand der Gußglieder 92 voneinander ist durch Stützen 116 (Fig., 15) und die Verbindungskanäle 115 festgelegt, die in Nippel verlaufen.The cast members 92 are provided with ribs or knobs 111 which extend essentially in the radial direction and protrude in the longitudinal direction of the burner 96, which protrude into the gap 102 and improve the heat transfer from the combustion gases to a heating medium, usually water, flowing through the cast members 92. The axial distance between the cast members 92 is determined by supports 116 (Fig. 15) and the connecting channels 115 which run in nipples.
Die einzelnen Gußglieder 92 sind hier miteinander wasserseitig in Reihe geschaltet, wobei die Verbindungskanäle 115 von Gußglied zu Gußglied 92 um jeweils 180° versetzt angeordnet sind. Dabei ist das unterste Gußglied 92 mit einer Rücklaufleitung 107 und das oberste Gußglied 92 mit einer Vorlaufleitung 98 verbunden. Es können jedoch auch Glieder wasserseitig parallel geschaltet sein.The individual cast elements 92 are connected in series with one another on the water side, with the connecting channels 115 being arranged offset by 180° from one cast element to another 92. The lowest cast element 92 is connected to a return line 107 and the uppermost cast element 92 to a flow line 98. However, elements can also be connected in parallel on the water side.
Der Brenner 96 ist in einer ebenen Stirnwand 112 oben gehalten. Ein Mantel 113 der im wesentlichen zylindrischen Kammer 110 begrenzt einen Abgassammeiraum 103, der die Gußglieder 92 im Abstand umgibt. In diesem sammeln sich die Brenngase nach dem radialen Abströmen aus dem den Brenner 96 unmittelbar umgebenden Bereich, wobei die Spalte 102 zwischen den Gußgliedern 92 durchströmt werden. Die Brenngase können dann über die zentral in der kegelförmig ausgebildeten unten liegenden zweiten Stirnwand 114 angeordneten Abströmöffnung 104, z.B. in einen Kamin, abströmen. Dabei kann auch allfällig anfallendes Kondensat gesammelt abfließen.The burner 96 is held in a flat front wall 112 at the top. A casing 113 of the essentially cylindrical chamber 110 delimits an exhaust gas collection chamber 103, which surrounds the cast elements 92 at a distance. The combustion gases collect in this after flowing radially out of the area immediately surrounding the burner 96, flowing through the gaps 102 between the cast elements 92. The combustion gases can then flow out via the discharge opening 104 arranged centrally in the conical second front wall 114 at the bottom, e.g. into a chimney. Any condensate that may arise can also flow out in a collected manner.
Im Bereich des untersten Gußgliedes 102 ist eine Platte 97 angeordnet, die einen Abschluß 97 des Brennraumes bildet und den im wesentlichen zylinderförmigen von den Gußgliedern 102 umschlossenen Brennraum 95 senkrecht zur Brennerlängsmittelachse 121 abdeckt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Brenngase nur radial vom Brenner 96 abströmen können und sich praktisch keine Strömung in Längsrichtung des Brenners 96 innerhalb der Gußglieder 102 ausbilden kann. Eine solche axiale Strömung der Brenngase kann sich erst im Bereich des AbgassammeIraumes 103 ausbilden.In the area of the lowest cast member 102, a plate 97 is arranged which forms a closure 97 of the combustion chamber and covers the essentially cylindrical combustion chamber 95 enclosed by the cast members 102 perpendicular to the burner longitudinal center axis 121. This ensures that the combustion gases can only flow radially from the burner 96 and practically no flow can form in the longitudinal direction of the burner 96 within the cast members 102. Such an axial flow of the combustion gases can only form in the area of the exhaust gas collection chamber 103.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960515 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 19991201 |