Wassererhitzer

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer mit einem Gas- oder Ölbrenner und einem über dem Brenner angeordneten Verbrennungsschacht (10), der von einem metallischen Außenmantel (18) mit einer feuerfesten Innenauskleidung (20) begrenzt wird. Zur Gewichts- und Kosteneinsparung ist die Innenauskleidung (10) dünn ausgelegt mit Abstandshaltern (32) zum Außenmantel (18). Die Innenauskleidung (20) weist auf der dem Außenmantel (18) zugekehrten Seite Aussparungen (30) mit dazwischenliegenden Stegen (32) auf, welche als konvektionshemmende Mittel die Abstandshalter (32) zum Außenmantel bilden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer nach der Gattung des Anspruchs 1.

[0002] Aus der DE-OS 25 05 765 ist bekannt, daß der Verbrennungsschacht einen ungekühlten Mantel besitzt, der innen mit einer hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Auskleidung, insbesondere einer Matte oder einem Flies aus einem auf Aluminiumoxidbasis aufgebauten Stoff, versehen ist. Es ist weiterhin bekannt (DE-PS 30 24 792), feuerfeste Platten so an den metallischen Wandblechen zu befestigen, daß zwischen der Außenseite der feuerfesten Platte und der Innenseite des Wandbleches ein Luftspalt verbleibt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Volumen der Hochtemperaturisolierung bei gleichbleibender Isolierwirkung zu verringern mit dem Ziel zusätzlicher Kosteneinsparung.

[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht es, daß die die Innenauskleidung bildende Isolierplatten dünn ausgebildet werden können, ohne der Gefahr eines Materialbruchs ausgesetzt zu sein. Die wärmeisolierende Wirkung der Innenauskleidung, nötig bei ungekühlten Außenwänden, wird durch die isolierende Wirkung der eingeschlossenen Luftschicht ergänzt. Die durch die Abstandshalter geschaffene Stabilität erlaubt es, die Dicke der Isolierplatten und der Luftschicht optimal zu bemessen, ohne daß auf die Stabilität freistehender Isolierplatten Rücksicht genommen werden muß.

[0006] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführte Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wassererhitzers möglich. Eine Ausgestaltung der Innenauskleidung aus wärmeisolierendem Material, insbesondere wenn die Abstandshalter durch Ränder von in die Innenauskleidung eingebrachten Aussparungen gebildet sind, vermeidet Wärmebrücken, welche im ungünstigsten Fall eine die Wärme gut leitende Verbindung zwischen dem Innenraum des Verbrennungsschachts und der Atmosphäre darstellen und den Wirkungsgrad des Wassererhitzers verschlechtern.

[0007] Durch das Behindern der Luftzirkulation läßt sich die Wärmekonvektion, wie sie in einem freien Luftspalt auftritt, größtenteils vermeiden. Da die Wärmekonvektion den Hauptanteil beim Übertragen von Wärme darstellt - andere die wärmeübertragende Effekte sind die Wärmeleitung und die Wärmestrahlung - verbessert sich die Isolierwirkung erheblich. Ein Optimum beim Vermeiden von Wärmekonvektion wird erreicht, wenn die Höhe der sich durch die Abstandshalter bildenden Kammern zu der Dicke der Isolierschicht in einem bestimmten, konstanten Verhältnis steht. Die Konstante hängt dabei in erster Linie von der Materialbeschaffenheit der Innenauskleidung ab.

[0008] Wenn die Abstandshalter mit der aus feuerfesten Platten bestehenden Innenauskleidung eine Einheit bilden, kann der Außenmantel eine konturenfreie, glatte Oberfläche besitzen und somit den optischen Gesamteindruck des Verbrennungsschachtes verbessern.

[0009] Die in aufsteigender Richtung divergierende Wände verhindern ein direktes Anströmen heißer Verbrennungsgase an die feuerfesten Platten.

Zeichnung

[0010] In Figur 1 ist ein Schnitt durch eine Wand eines nur zur Hälfte gezeichneten Verbrennungsschachts gezeigt. Die Figuren 2 bis 4 zeigen Varianten der durch Abstandshalter gebildeten Kammern in Draufsicht und Figur 5 eine Variante zu Figur 1.

Beschreibung

[0011] Der in Figur 1 zur Hälfte gezeigte Verbrennungsschacht 10 besteht aus einem Innenraum 12 und einer Wand 14, die den Innenraum 12 von der äußeren Atmosphäre 16 trennt. Die Wand 14 besteht aus einem metallischen Außenmantel 18 aus feueraluminiertem Stahlblech und einer feuerfesten Innenauskleidung 20. Zur Befestigung der Innenauskleidung 20 sind am Außenmantel 18 am oberen und unteren Ende Winkel 22 so angeformt, daß zwischen den äußeren Schenkeln 24 der Winkel 22 und dem Außenmantel 18 Halteschienen gebildet sind. Mittels diesen Halteschienen ist die Innenauskleidung 20 am Außenmantel 18 durch einfaches Einschieben einzelner Platten befestigbar.

[0012] Die Platten der Innenauskleidung 20, die einerseits feuerbeständig sein müssen, andererseits gut wärmeisolierend sein sollen, bestehen aus einem Gemisch aus gepreßtem Aluminiumoxid und Siliziumoxid. Diese gepreßten Platten sind an den vier Wänden des Verbrennungsschachtes 10 angebracht, kleiden den Innenraum 12 vollständig aus und divergieren in aufsteigender Richtung.

[0013] An der zum Außenmantel 18 zeigenden Seite der Innenauskleidung 20 sind Aussparungen 30 vorgesehen, die sich regelmäßig über die Oberfläche der Innenauskleidung 20 verteilen. Mittels der zwischen den Aussparungen 30 verbleibenden Stege 32 stützt sich die Innenauskleidung 20 am Außenmantel 18 ab. Diese Stege 32 bilden somit Abstandshalter zwischen einer scheinbar dünnen Platte 34 und dem Außenmantel 18. Die resultierende Dicke der Innenauskleidung 20, die der effektiven Dicke der dünnen Platte 34 entspricht, setzt sich zusammen aus der Dicke d der Innenauskleidung 20 minus der Tiefe der Aussparungen 30. Die Höhe h der Aussparungen 30 und die Dicke d der Innenauskleidung 20 sind so gewählt, daß das Verhältnis zwischen der Höhe h und der Dicke d konstant ist. In diese Konstante k fließen die Materialkonstanten der Innenauskleidung 20 ein sowie die vorherrschenden Temperaturunterschiede zwischen Innenraum 12 und äußerer Atmosphäre 16.

[0014] Die Anordnung der Aussparungen 30 ist so gewählt, daß die verbleibenden Abstandshalter 32 eine Luftzirkulation in senkrechter Richtung zwischen der dünnen Platte 34 und dem Außenmantel 18 verhindern. Diese Luftzirkulation wird dann optimal behindert, wenn die Konstante k in einem Bereich zwischen 1,5 und 2,5, vorzugsweise bei 2 liegt. Mit der Behinderung der Luftzirkulation, wird gleichzeitig die Wärmekonvektion behindert bzw. unterbunden. Dadurch ist der physikalische Mechanismus der Wärmeübertragung gestört, der üblicherweise die größten Wärmemengen transportiert.

[0015] In Seitenansicht können die Aussparungen 30 eckiges oder rundes Profil besitzen. Die Höhe h entspricht dabei jeweils der maximalen senkrechten Erstreckung der Aussparungen 30. In Draufsicht können die Aussparungen ebenfalls eckig (Figur 2) oder rund (Figur 3) sein oder sich über die gesamte Breite der Innenauskleidung 20 erstrecken (Figur 4). Auch hier entspricht die Höhe h der maximalen senkrechten Erstreckung der Aussparung 30.

Ansprüche

1. Wassererhitzer mit einem Gas- oder Ölbrenner und einem über dem Brenner angeordneten Verbrennungsschacht (10), der einen metallischen Außenmantel (18) sowie eine feuerfeste Innenauskleidung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenauskleidung (20) auf der dem Außenmantel (18) zugekehrten Seite Aussparungen (30) mit dazwischenliegenden Stegen (32) aufweist, welche konvektionshemmende Abstandshalter (32) zum Außenmantel (18) bilden.

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenauskleidung (20) aus wärmeisolierendem Material gebildet ist.

3. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (32) durch die Ränder von in die Innenauskleidung (20) eingebrachten separaten Aussparungen (30) gebildet sind.

4. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (32) die Luftzirkulation in senkrechter Richtung weitgehend verhindern.

5. Wassererhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (30) in Seitenansicht ein eckiges, insbesondere rechteckiges, oder rundes Profil besitzen.

6. Wassererhitzer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der Aussparungen (30) und die Dicke (d) der Innenauskleidung (20) in der Beziehung
h = kd,
mit 1,5 < k 2,5, vorzugsweise k = 2, zueinanderstehen.

7. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenauskleidung (20) aus feuerfesten Platten (34) besteht und die Abstandshalter (32) mit diesen Platten (34) eine Einheit bilden.

8. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenauskleidung (20) mittels Halteblechen (22) am Außenmantel (18) befestigt ist.

9. Wassererhitzer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Innenauskleidung (20) in aufsteigender Richtung divergiert.

10. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (18) aus feueraluminiertem Stahlblech mit hohem Glanzgrad besteht.

Zeichnung