DE60200919T2 - Wassererhitzer - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung in einem gasbetriebenen Wassererhitzer, welche Vorrichtung eine Verbrennungskammer und einen Wärmetauscher enthält und bei welcher Vorrichtung der Wärmetauscher und die Verbrennungskammer aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
• Ein gasbetriebener Wassererhitzer wird üblicherweise in einem Haushalt zum Erhitzen von Wasser für den täglichen Bedarf für sanitäre Zwecke verwendet. Der gasbetriebene Wassererhitzer ist konstruiert um Wasser so schnell wie möglich zu erwärmen. Dies liegt daran, dass der Erhitzer in Betrieb geht, um das Wasser zu erhitzen, wenn eine Person den Absperrhahn für heißes Wasser öffnet. Es ist offensichtlich, dass diese Art von System nicht zu lange braucht, damit das System für eine Person anwendbar ist, die zum Beispiel eine Dusche mit heißem Wasser benötigt. Um für die Wasserrohre das Risiko des Kochens des Wassers zu eliminieren, wird der Betrieb des Wassererhitzers unmittelbar gestoppt, nachdem die Verwendung von Wasser durch schließen des Absperrhahns gestoppt wurde. In vielen Fällen ist der Raum für den gasbetriebenen Wassererhitzer sehr klein und der gasbetriebene Wassererhitzer muss daher klein genug sein, um in den zur Verfügung stehenden Raum zu passen. Da der zur Verfügung stehende Raum klein ist und die üblicherweise zum Beispiel in einem mit dem gasbetriebenen Wassererhitzer versehenen Appartement lebende Person sich während des Betriebs des gasbetriebenen Wassererhitzers sehr nahe zu dem gasbetriebenen Wassererhitzer bewegen kann, ist es sehr wichtig, dass die externen Oberflächen des gasbetriebenen Wassererhitzers auch während des Betriebs eine ausreichend niedrige Temperatur haben um Verbrennungen zu verhindern.
• DE-A-24 12 430 betrifft einen in eine Verbrennungskammer eingebauten Wärmetauscher, wobei ein Lamellenblock derart lösbar mit der Verbrennungskammer verbunden ist, dass der Lamellenblock zur Kesselstein Entfernung oder Auswechslung leicht zu entfernen ist. Andererseits sind die Verbindungen zwischen der Verbrennungskammer und dem Lamellenblock gasdicht. Die einzelnen Rohre des Lamellenblocks sind in Schlitze eingesetzt, welche nach oben offen sind. Darüber hinaus sind die Schlitze Ausschnitte an dem Rand des Gehäuses der Verbrennungskammer. Die Verbrennungskammer ist aus Asbest gefertigt und durch Aluminiumbeschichtung innerhalb und außerhalb der Asbestwände beschichtet.
• Die GB 1,114,746 betrifft einen gasbetriebenen Wassererhitzer mit einem Gehäuse, durch welches die durch einen Brenner erzeugten heißen Gase fließen und welches Gehäuse in seinem oberen Bereich einen Wärmetauscher hat. Die von dem Brenner kommenden heißen Gase passieren das Gehäuse von zylindrischer Form, welche einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt hat und aus dünnwandigem Kupfer gefertigt ist. Während des Betriebs des Wassererhitzers wird das Kupfergehäuse durch Zirkulation des Wassers um die Kupferzelle gekühlt. Der Wärmetauscher enthält ovale Rohre mit Rippen, wie in 4 dargestellt, und die Rippen sind aus einem gewellten Streifen hergestellt, wie in 5 oder 6 abgebildet. Es werden ovale Rohre mit aus einem gewellten Streifen hergestellten Rippen benutzt. Die ovalen Rohre sind derart relativ zueinander installiert, dass eine Rippe zwischen zwei ovalen Rohren positioniert ist.
• Die GB 1,119,487 beschreibt einen Wassererhitzer mit multiplem Wasserdurchlauf, mit unterschiedlichen Fließraten des Wassers in den kalten und warmen Wärmetauscherleitungen. Der Wassererhitzer enthält eine Brennkammer aus Blech und einer äußeren Blechabdeckung, zwischen welchen eine Isolationsschicht aus Steinwolle oder ähnlichem angeordnet ist. Der Wassererhitzer mit multiplem Wasserdurchlauf wird dadurch angewandt, dass durch die kalten Wärmetauscherleitungen neben dem Wassereinlass ein langsamer Wasserfluss eingerichtet wird, während ein schneller Fluss durch die heißen Wärmetauscherleitungen des Erhitzers, neben dem Auslass desselben, sichergestellt wird.
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung einige Nachteile des Standes der Technik auszuräumen und eine neue und praktikablere Vorrichtung für einen gasbetriebenen Wassererhitzer zu erreichen, welche Vorrichtung eine Verbrennungskammer und einen Wärmetauscher enthält, und in welcher Vorrichtung die Verbrennungskammer und der Wärmetauscher aus verschiedenen Materialien hergestellt sind und wobei die Verbrennungskammer und der Wärmetauscher miteinander befestigt sind. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen aufgelistet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verbrennungskammer in der Vorrichtung für einen gasbetriebenen Wassererhitzer aus Keramik hergestellt, und der Wärmetauscher ist wenigs tens teilweise aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, hergestellt. Die Verbrennungskammer und der Wärmetauscher sind miteinander befestigt. Daher ist die Verbrennungskammer mit Schlitzen versehen und die Heizelemente in dem Wärmetauscher kreuzen die gegenüberliegenden Wände der Verbrennungskammer durch diese Schlitze. Die Kollektoren in dem Wärmetauscher, welche Kollektoren verwendet werden, um die separaten Heizelemente miteinander zu verbinden, sind außerhalb der Wände der Verbrennungskammer positioniert.
• Die Verbrennungskammer der vorliegenden Erfindung ist aus einem Stück von Keramik hergestellt, welches Keramikfaser, hitzebeständiger Mörtel oder ähnliches sein kann. In der Verbrennungskammer wird Gas verbrannt und die heißen Gase von der Verbrennung werden zu den Heizelementen des Wärmetauschers geleitet. Wenn ein isolierendes Material verwandt wird, wird die externe Oberfläche der Verbrennungskammer unter einem Temperaturbereich gehalten, welcher wesentlich geringer ist als bei der Verwendung von nicht-isolierendem Material. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbrennungskammer so geformt, dass die heißen Verbrennungsgase nach oben geleitet werden und somit sind die Heizelemente des Wärmetauschers in dem oberen Bereich der Verbrennungskammer installiert. Um den Einfluss der heißen Gase auf die Heizelemente des Wärmetauschers effektiver zu machen, ist die Form der Verbrennungskammer derart, dass sich der Querschnitt der Verbrennungskammer vorteilhaft zu dem oberen Bereich der Verbrennungskammer verjüngt. Der Querschnitt der Verbrennungskammer ist vorteilhaft rechteckig.
• Um die Heizelemente des Wärmetauschers an der Verbrennungskammer zu befestigen, sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die oberen Teile von zwei sich gegenüberliegenden Wänden der Verbrennungskammer mit Schlitzen versehen, worin die Heizelemente des Wärmetauschers installiert sind. Die Schlitze in beiden Wänden sind vorteilhaft von gleichmäßiger Breite. Die Schlitze in einer Wand sind so zueinander positioniert, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen im Wesentlichen derselbe ist. Die Schlitze in den zwei Wänden sind so ausgebildet, dass die Heizelemente des Wärmetauschers im Wesentlichen transvers zu den zwei anderen gegenüberliegenden Wänden der Verbrennungskammer installiert werden können. Die Schlitze können vorteilhaft so an der Wand angeformt sein, dass die zwei Wände in den oberen Teilen mit Vorsprüngen versehen sind und die Schlitze zwischen diesen Vorsprüngen positioniert sind. Wenn die Vorsprünge für die Schlit ze genutzt werden, sind die Heizelemente des Wärmetauschers über dem durch die zwei anderen Wände ohne die Schlitze gebildeten Niveau installiert.
• Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung enthält Heizelemente, welche die Wände der Verbrennungskammer durch die Schlitze kreuzen, und zwei Kollektoren an den gegenüberliegenden Wänden der Verbrennungskammer, um die separaten Heizelemente miteinander zu verbinden. Das Teil eines Heizelements, welches zwischen den Wänden der Verbrennungskammer positioniert ist, steht unter dem Einfluss der heißen Verbrennungsgase. Die Heizelemente sind vorteilhaft an ihren externen Oberflächen mit wenigstens einer Kühlrippe an jedem Element versehen und an wenigstens einem Teil der Oberfläche jedes Elements. Die Rippen sind wenigstens an dem Teil eines jeden Elements installiert, welches zwischen den Wänden der Verbrennungskammer positioniert ist. Die Rippen sind vorteilhaft aus einem gewellten Metallstreifen hergestellt, welcher an die externe Oberfläche eines Heizelements gelötet oder hartgelötet ist. Somit haben zwei benachbarte Heizelemente eine gemeinsame Rippe zwischen sich, so dass die gewellte Rippe alternierend an jedem Heizelement angelötet oder hartgelötet ist. Das metallische Material für den gewellten Streifen ist vorteilhaft Kupfer oder eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Der Zweck der Rippen ist, Wärme von den heißen Verbrennungsgasen zu dem Metall der Rippen auszutauschen und diese Wärme weiter zu dem Metall der Heizelemente zu leiten. Die Rippen werden außerdem im Falle eines möglichen Überdrucks die Deformation der Heizelemente verhindern, und die Rippen halten den gewünschten Abstand zwischen den Heizelementen ein.
• Die Heizelemente der vorliegenden Erfindung sind aus ovalen Metallrohren hergestellt, welche in den Schlitzen der Verbrennungskammer vorteilhaft so installiert sind, dass die flachen Teile der ovalen Rohre im Wesentlichen vertikal positioniert sind. Die ovalen Rohre sind in den Schlitzen auf einem Niveau oder in multiplen Niveaus angeordnet, abhängig von dem Bedarf der Wassererwärmung. Die ovalen Rohre sind an ihren flachen Oberflächen mit Rippen versehen, so dass die Rippen mit zwei benachbarten flachen ovalen Rohren Kontakt haben.
• Ein Heizelement der vorliegenden Erfindung ist durch die Kollektoren mit einem anderen Heizelement verbunden, welche Kollektoren außerhalb der mit Schlitzen versehenen Wände der Verbrennungskammer installiert sind. Die Kollektoren können aus vielen unterschiedlichen Materialien hergestellt werden; sowohl metallisch, wie Kupfer oder eine Kupferlegie rung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Stahl, und nicht-metallische Materialien wie Polyamide, Polybuthilen. Die Kollektoren werden an einer Seite einen kontinuierlichen Zufluss für das zu erhitzende Wasser bilden und an einer anderen Seite ist wenigstens einer der Kollektoren mit wenigstens einem Verbindungselement versehen, welches das zu erhitzende Wasser in den Wärmetauscher leitet, und wenigstens einer der Kollektoren ist mit wenigstens einem Verbindungsbauteil versehen, welches das erhitzte Wasser weg von dem Wärmetauscher führt, um in gewünschter Weise gebraucht zu werden.
• Wenn die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung betrieben wird, wird in der Verbrennungskammer zu verbrennendes Gas durch eine Gasleitung in die Verbrennungskammer geführt und die heißen Verbrennungsgase von der Verbrennung werden zu den Heizelementen in dem oberen Teil der Verbrennungskammer geführt. In den Heizelementen wird zu erhitzendes Wasser fließen gelassen und die Fließrichtung in einem einzelnen Heizelement ist abhängig von der Konstruktion der Kollektoren.
• Die Erfindung wird unten, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer erläutert, wo
• 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht zeigt, und
• 2 ein Detail der bevorzugten Ausführungsform von 1 zeigt.
• Gemäß 1 und 2 ist in der Vorrichtung für einen gasbetriebenen Wassererhitzer der Wärmetauscher 1 an der aus hitzebeständigem Mörtel hergestellten Verbrennungskammer 2 durch Schlitze 3, in dem oberen Teil der Verbrennungskammer 2, befestigt. Die ovalen, aus Kupfer hergestellten und als Heizelemente des Wärmetauschers 1 wirkenden Rohre 4 kreuzen die gegenüberliegenden Wände 5 und 6 der Verbrennungskammer 2 mittels der Schlitze 3, so dass die flachen Bereiche der ovalen Rohre 4 im Wesentlichen vertikal positioniert sind. Die ovalen Rohre 4 sind mit gewellten Kupferrippen 11 versehen, welche an den flachen Bereichen der ovalen Rohre 4 angelötet sind, und die Rippen 11 sind so dimensioniert, dass eine einzelne Rippe 11 alternierend zwei benachbarte ovale Rohre 4 erreicht. Die ovalen Rohre 4 sind durch die Kollektoren 7 und 8 verbunden, welche jeweils außerhalb der Wände 5 und 6 der Verbrennungskammer 2 installiert sind. Der Kollektor 7 ist mit einem Verbindungsbauteil 9 versehen, um zu erhitzendes Wasser in den Wärmetauscher 1 zu leiten und mit einem Verbindungsbauteil 10, um das erhitzte Wasser weg von dem Wärmetauscher 1 zu leiten.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Verwendung in einem gasbetriebenen Wassererhitzer, welche Vorrichtung eine Verbrennungskammer (2) und einen Wärmetauscher (1) enthält, welche Verbrennungskammer (2) aus einem Stück eines isolierenden Materials hergestellt ist und mit Schlitzen (3) für die Heizelemente (4) versehen ist, welche mit Rippen (11) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verbrennungskammer (2) aus einem keramischen Material hergestellt ist, wobei zwei Wände in ihrem oberen Bereich mit Vorsprüngen und zwischen diesen Vorsprüngen positionierten Schlitzen (3) versehen sind, um die Verbrennungskammer (2) mit dem Wärmetauscher (1) zu befestigen, wobei die Vorsprünge für die Schlitze (3) der Heizelemente (4) in dem Wärmetauscher (1) über dem, durch die zwei anderen Wände der Verbrennungskammer (2) ohne die Schlitze (3) gebildeten Niveau installiert sind, und – die Heizelemente (4), zwischen den Schlitzen (3) in gegenüberliegenden Wänden (5, 6) der Verbrennungskammer (2), mit Rippen (11) versehen sind, welche aus einem gewellten Streifen hergestellt sind, und – die Heizelemente (4) durch Kollektoren (7, 8) miteinander verbunden sind, welche in den beiden Enden der Heizelemente (4) und außerhalb der Wände (5 und 6) der Verbrennungskammer (2) installiert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (4) des Wärmetauschers (1) metallische ovale Rohre sind, welche im Wesentlichen vertikal in den Schlitzen (3) der Verbrennungskammer (2) positioniert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (11) an den flachen Teilen der metallischen ovalen Rohre (4) angelötet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (11) an den flachen Teilen der metallischen ovalen Rohre (4) hartgelötet sind.