Wasserheizer

Abstract

 Ein Wasserheizer mit einem einer Brennkammer (2) zugeord­neten Sturzbrenner (1) umfaßt zumindest einen in der Ab­gasführung (3) angeordneten Wärmetauscher.
Um eine Überhitzung der dem Brenner (1) näherliegenden Wärmetauscherelemente zu verhindern, sind diese Elemente mit einer geringeren Wärmeaufnahmefähigkeit ausgebildet und/oder angeordnet als die dem Brenner (1) fernerliegen­den Elemente.
Zu diesem Zweck können beispielsweise die dem Brenner (1) näherliegenden Wärmetauschelemente aus Rohrsträngen (4) mit glatter Oberfläche und die dem Brenner (1) fernerlie­genden Rohrstränge (6 beziehungsweise 10) mit Rippen (5 beziehungsweise 11) ausgebildet sein.
Außerdem können in dem dem Brenner (1) zugewendeten Be­reich der Wärmetauschelemente (4 beziehungsweise 6) aus keramischem Material bestehende Stäbe (7) angeordnet sein, die Strahlungswärme ablenken und aufnehmen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer mit ei­nem einer Brennkammer zugeordneten Flächenbrenner, vor­zugsweise einem Sturzbrenner, und zumindest einem in der Abgasführung dieser Brennkammer angeordneten Wärmetau­scher.

[0002] Solche Wasserheizer sind allgemeiner Stand der Technik. Insbesondere bei Wasserheizer mit gebläsebetriebenen Flächenbrennern und bei Verwendung metallischer bezie­hungsweise keramischer Brennerplatten ist der Anteil der Strahlungsenergie an der Gesamtleistung des Brenners ver­gleichsweise groß.

[0003] Die geringe sichtbare Flammenhöhe solcher Brenner er­schließt die Möglichkeit, die Brennkammer sehr kompakt und raumsparend zu bemessen und zu gestalten.

[0004] Die Gestaltung ist jedoch vom Verhältnis der Brenner­fläche zu jener Fläche der Wärmetauschelemente abhängig, die von den Abgasen angeströmt wird. Wünschenswert wäre es, die Anströmfläche etwa gleich groß der Brenner­fläche zu bemessen.

[0005] Die aus diesem Grund relativ gleichmäßige Dichte des Wärmestromes führt jedoch bei Wärmetauschelementen mit vergleichsweise hoher Wärmetausch- und Wärmeaufnahmefä­higkeit, zum Beispiel Rippenrohren, zu einer thermischen Überbelastung, insbesondere dann, wenn die spezifische Oberfläche solcher Elemente mehr als 0,4 m²/m beträgt.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die thermische Be­lastung der dem Brenner näherliegenden Elemente zu redu­zieren.

[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Brenner in der Abgasführung näherliegende Bereiche des Wärmetauschers, zum Beispiel Rohrstränge, mit einer geringeren Wärmeaufnahmefähigkeit ausgebildet und/oder angeordnet sind als dem Brenner fernerliegende Warmetau­scherbereiche.

[0008] Diese Bedingung läßt sich im Rahmen der Erfindung auf mannigfache Weise einhalten beziehungsweise verwirk­lichen.

[0009] So können beispielsweise die dem Brenner näherliegenden Wärmetauschelemente aus Rohrsträngen, vorzugsweise Stahl­rohrsträngen, mit glatter Oberfläche bestehen, die dem Brenner fernerliegenden Wärmetauschelemente, zum Beispiel Rohrstränge, hingegen eine durch Profilierungen, zum Bei­spiel Rippen, vergrößerte Wärmetauschfläche aufweisen. Man kann aber auch die dem Brenner näherliegenden Rohr­stränge mit Rippen profilieren, die eine geringere Höhe beziehungsweise Dicke aufweisen als die Rippen dem Bren­ner fernerliegender Rohrstränge.

[0010] In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem Brenner näherliegende Rohrstränge des Wärmetauschers, vorzugsweise Stahlrohrstränge, eine glatte Oberfläche aufweisen.

[0011] Aus der AT-PS 378 422 ist ein Wärmetauscher bekannt, der eine einlagige Rohrschlange aufweist, die im Bereich des Wärmetauschers mit Lamellen besetzt ist. Lediglich außer­halb des Wärmetauschers liegende Bereiche sind aus Glatt­rohr gebildet.

[0012] Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird erreicht, daß oh­ne weiteren Bearbeitungsaufwand der dem Brenner näherlie­gende Bereich als Glattrohr ausgebildet wird, während der fernerliegende Bereich des Rohres Lamellen erhält.

[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­gen, daß dem Brenner fernerliegende Rohrstränge des Wär­metauschers in an sich bekannter Weise eine durch Profilierungen, zum Beispiel Rippen, vergrößerte Wärme­tauschlfläche aufweisen.

[0014] Durch die bereits eben angeführte AT-PS und die DE-OS 3 413 712 ist es bekannt, Wärmetauscherrohre mit Profi­lierungen, zum Beispiel Rippen, zu versehen.

[0015] Schlieblich ist es besonders zweckmäßig, daß die dem Brenner näherliegenden Rohrstränge mit Rippen profiliert sind, die eine geringe Höhe beziehungsweise Dicke aufwei­sen als die Rippen, die dem Brenner fernerliegender Rohr­stränge.

[0016] Aus der GB-PS 1 556 709 ist es bekannt, bei einem einla­gigen Wärmetauscher die Lamellen so auszubilden, daß sie auf der dem Brenner zugewandten Seite eine geringere Höhe aufweisen als auf der dem Brenner abgewandten Seite.

[0017] Durch die Anwendung der eben geschilderten Maßnahme bei einem mehrlagigen Wärmetauscher, bei dem es einen dem Brenner näherliegenden Bereich und eine dem Brenner fer­nerliegenden Bereich des Wärmetauschers gibt, ergibt sich eine besonders einfache Ausgestaltung des Haupterfin­dungsgedankens.

[0018] Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, daß in dem dem Brenner zugewandten Bereich der Rohrstränge des Wärmetau­schers aus keramischen Material bestehende, Strahlungs­wärme aufnehmende Elemente, zum Beispiel Stäbe, parallel zu den Rohrsträngen verlaufend angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung kann auf die Stickoxydbildung des Brenners entscheidend Einfluß genommen werden.

[0019] Schlußendlich ist es besonders zweckmäßig, daß diese Strahlungswärme aufnehmenden Elemente zwischen einer Schar von Rohrsträngen mit glatter Oberfläche und einer Schar von Rohrsträngen mit durch Profilierung, zum Bei­spiel Rippen, vergrößerten Wärmetauschfläche vorgesehen sind. Durch das Einbringen der die Strahlungswärme auf­nehmenden Elemente zwischen einem Glattrohrstrang und ei­nem Rippenrohrstrang läßt sich das Aufnehmen der Strahlungswärme besonders leicht bewerkstelligen.

[0020] Im einzelnen zeigen:

Figur 1 den Querschnitt eines Wasserheizers nach einer ersten Ausführungsform nach I-I der Figur 2 und

Figur 2 einen Waagschnitt nach II-II der Figure 1.

Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines solchen Wasserheizers gleichfalls in einem Querschnitt und

Figur 4 stellt in einem Teilquerschnitt eine weitere Variante dar.

Figur 5 zeigt den Querschnitt einer weiteren, abgewandel­ten Ausführungsform.

[0021] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte, mit einem Sturz­brenner 1 und einem Gebläse betriebene Wasserheizer be­sitzt eine Brennkammer 2 und eine Abgasführung 3, in der Wärmetauschelemente angeordnet sind; diese Wärmetausch­elemente sind bei allen Ausführungsbeispielen als Rohr­stränge wasserführender Rohrschlangen ausgebildet.

[0022] Innerhalb der Abgasführung 3 verlaufen zunächst - dem Brenner 1 näher - die Rohrstränge 4 einer aus Edelstahl bestehenden, an der Außenseite ihrer Wandung glatten Rohrschlange, die dann in der nächst unteren Ebene in eine aus den Rohrsträngen 6 bestehende Rohrschlange über­geht, die mit Rippen 5 bestückt ist.

[0023] Zwischen diesen Rohrsträngen 4 und 6 befinden sich kera­mische Stäbe 7.

[0024] Bei diesen Stäben 7 handelt es sich um ungekühlte Leit­elemente, die zur Verbesserung der Abgasströmung und da­mit der Wärmereduktion sowie zur Verringerung des CO-Gehaltes der Abgase dienen. Diese aufgeheizten Stäbe 7 erreichen eine Oberflächentemperatur von etwa 800 bis 900 °C und verhindern auf diese Weise als Wärmespeicher eine zu starke Abkühlung der Abgase innerhalb der wasser­gekühlten Brennkammer 2. Dadurch wird der Ausbrand in der Strömungsrichtung der Abgase verbessert.

[0025] Wie Figur 1 erkennen läßt, werden die Rohrstränge 4 vor­teilhaft deckungsgleich mit den Rohrsträngen 6 angeord­net, um dadurch einen Teil der Strahlungswärme des Brenners 1 von der vordersten Schar der Rohrstränge 6 ab­zuhalten.

[0026] Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die dem Brenner 1 näherliegenden Wärmetauschelemente aus Rohren 8 bestehen, deren Rippen 9 eine geringere Höhe aufweisen als die Rippen 11 der dem Brenner fernerliegenden Rohre 10. Auch dadurch wird der von der Erfindung angestrebte Effekt erzielt.

[0027] Ebenso kann dieser Effekt dadurch erzielt werden, daß - nach Figur 4 - die Rippen 11 der die Wärmetauschelemen­te bildenden Rohrstränge 10 an ihrer dem Brenner 1 zuge­wendeten Seite kürzer ausgebildet sind als an der dem Brenner 1 abgewandten Seite.

[0028] Figur 5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die kera­mischen Stäße 7 unmittelbar vor der dem Brenner 1 näher­liegenden Schar der Rohrstränge 8 angeordnet sind.

Ansprüche

1. Wasserheizer mit einem einer Brennkammer zuge­ordneten Flächenbrenner, vorzugsweise einem Sturzbrenner, und zumindest einem in der Abgas­führung dieser Brennkammer angeordneten Wärme­tauscher, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brenner (1) in der Abgasführung (3) näherliegen­de Bereiche des Wärmetauschers, zum Beispiel Rohrstränge (4 beziehungsweise 8), mit einer ge­ringeren Wärmeaufnahmefähigkeit ausgebildet und/oder angeordnet sind als dem Brenner (1) fernerliegende Wärmetauscherbereiche (6 bezie­hungsweise 10).

2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß dem Brenner (1) näherliegende Rohrstränge des Wärmetauschers, vorzugsweise Stahlrohrstränge (4), eine glatte Oberfläche aufweisen (Figuren 1, 2).

3. Wasserheizer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß dem Brenner (1) fernerliegende Rohrstränge (6 beziehungsweise 10) des Wärme­tauschers in an sich bekannter Weise eine durch Profilierungen, zum Beispiel Rippen (5 bezie­hungsweise 11), vergrößerte Wärmetauschfläche aufweisen (Figuren 1 bis 3).

4. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 3 mit mit Rippen profilierten Rohrstränge, dadurch ge­kennzeichnet, daß die dem Brenner (1) näherlie­genden Rohrstränge (4) mit Rippen (9) profiliert sind, die eine geringere Höhe beziehungsweise Dicke aufweisen als die Rippen (11) dem Brenner (1) fernerliegender Rohrstränge (10) (Figur 3).

5. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Brenner zugewendeten Bereich der Rohrstränge des Wärme­tauschers (4 beziehungsweise 6) aus keramischem material bestehende, Strahlungswärme aufnehmende Elemente, zum Beispiel Stäße (7), parallel zu den Rohrsträngen (4 beziehungsweise 6) verlau­ fend angeordnet sind (Figuren 1, 2).

6. Wasserheizer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß diese Strahlungswärme aufnehmenden Elemente (7) zwischen einer Schar von Rohrsträn­gen (4) mit glatter Oberfläche und einer Schar von Rohrsträngen (6) mit durch Profilierungen, zum Beispiel Rippen (5), vergrößerter Wärme­tauschfläche vorgesehen sind (Figuren 1, 2).

7. Wasserheizer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß diese Strahlungswärme aufnehmenden Elemente (7) unmittelbar vor der dem Brenner (1) näherliegenden Schar der Rohrstränge (8) an­geordnet sind (Figuren 5).

Zeichnung