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Dokumentenidentifikation DE4226122A1 10.02.1994
Titel Gerät zum Erwärmen von Wasser, inbs. Warmwasserheizkessel
Anmelder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Erfinder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Vertreter Depmeyer, L., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., 30823 Garbsen
DE-Anmeldedatum 07.08.1992
DE-Aktenzeichen 4226122
Offenlegungstag 10.02.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.1994
IPC-Hauptklasse F24H 6/00
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel, mit einer Brennkammer, einem Wärmetauscher für das Wasser und einem weiteren Wärmetauscher für die Verbrennungsluft. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an anderer Stelle nutzlos vergebene Wärme zu nutzen, um sie dem Wasserkreislauf des Gerätes zuzuführen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der Kühlwasserkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine ganz oder teilweise Bestandteil der vom Gerät gespeisten Leitung für das zu erwärmende Wasser.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. einen Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einen unterhalb der Brennkammer befindlichen Wärmetauscher für das zu erwärmende Wasser und einem unten im Gerät befindlichen, von den Verbrennungsgasen durchströmten weiteren Wärmetauscher zum Vorwärmen von Verbrennungsluft für den Brenner.

Bei bekannten Geräten dieser Ausbildung wird der Brenner in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Gerät erwärmten Wassers ein- und ausgeschaltet. Im Regelfalle wird der Brenner eingeschaltet, wenn die Rücklauftemperatur etwa 60° beträgt; wenn die Temperatur auf etwa 72°C angestiegen ist, erfolgt die Abschaltung der Wärmequelle.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß eine Brennstoffersparnis erreichbar ist, wenn es gelingt, dem Wasserkreislauf Wärme zuzuführen, die von einer anderen Stelle erzeugt und mehr oder weniger nutzlos abgeführt wird.

Demgemäß strebt die Erfindung eine Verbesserung des Wirkungsgrades der eingangs erwähnten Geräte an.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die Kühlwasserleitung von Verbrennungskraftmaschinen - z. B. Diesel- oder Otto-Maschinen - ganz oder zum Teil Bestandteil der vom Gerät bzw. dem Warmwasserheizkessel gespeisten Leitung für das zu erwärmende Wasser. Dies bedeutet, daß wärmetechnisch die Verbrennungskraftmaschine so mit dem Gerät vereinigt wird, als sei sie ein Verbraucher. Da die Maschine aber erwärmtes Wasser liefert, kommt die angelieferte Wärme dem Gerät zugute. Der Brenner des Gerätes hat demgemäß eine weit geringere Einschaltzeit bzw. einen geringeren Brennstoffdurchsatz. Dieser Zustand der Inanspruchnahme einer fremden Wärmequelle kann so weit geführt sein, daß die gesamte Wärme von der Verbrennunsgkraftmaschine aufgebracht wird, der Brenner also praktisch außer Betrieb gesetzt wird.

Vorzugsweise wird die Kühlwasserleitung der Verbrennungskraftmaschine in den Rücklauf des Warmwasserkreislaufes eingeschaltet, und zwar vorzugsweise so, daß der gesamte Rücklauf bzw. die gesamte Wassermenge des Gerätes über die Verbrennungskraftmaschine geführt wird.

Die Erfindung ermöglicht auch eine Vereinfachung der Verbrennungskraftmaschine; es kann nämlich die bei dem Gerät bzw. dem Warmwasserheizkessel ohnehin vorhandene Umwälzpumpe benutzt werden, um das Kühlwasser durch die Maschine zu treiben; damit kann hier auf eine Pumpe verzichtet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

Die Abbildung zeigt einen Warmwasserheizkessel zusammen mit einem Dieselstromaggregat in schaubildlicher Darstellung.

In einem quaderförmigen Gehäuse mit Vorderwand 1, Rückwand 2 und Abdeckung 3 befindet sich oben unter der Abdeckung 3 eine Brennkammer 4 mit einem durch Öl oder Gas betriebenen Brenner 5. Sein Gebläse ist nicht dargestellt. Dieser Brennkammer 4 sind oben und seitlich Wasser führende Platten 6 zugeordnet, die zusammen mit weiteren, darunter befindlichen Platten 6 einen der Wassererwärmung dienenden Wärmetauscher 7 bilden, dessen Einlaß mit 8 und dessen Auslaß mit 9 bezeichnet ist. Von der Brennkammer 4 aus durchströmen die Verbrennungsgase den Wärmetauscher 7 in s-förmigen Bahnen im Sinne der Pfeile a.

Vom Wärmetauscher 7 aus gelangen die Verbrennungsgase zu einem weiteren, ebenfalls aus Platten 6 bestehenden Wärmetauscher 10 mit Einlaß 11 und Auslaß 12. Dem Wärmetauscher 10 wird Luft im Sinne des Pfeiles 14 zugeleitet die Luft wird im Sinne des Pfeiles 15 abgezogen. Die im Wärmetauscher 10 ebenfalls s-förmig geführten Verbrennungsgase werden von einem Ventilator 16 angesaugt, der die Verbrennungsgase über eine Leitung 17 ins Freie treibt.

Unterhalb des Wärmetauschers 10 sammelt sich anfallendes Kondensat, das bei 18 in eine Neutralisationskammer 19 gelangt, von der aus das Wasser bei 20 anfällt.

Der Wasserverbraucher 21 z. B. in Form einer Hausanlage hat einen Vorlauf 22 und einen Rücklauf 23. Vorgesehen ist ferner ein Vierwegehahn 24, der in seiner Normalstellung keinen Beipaß für den Wärmetauscher 7 bildet, also den Vorlauf 22 und den Rücklauf 23 mit den Anschlüssen 8, 9 verbindet. In den Rücklauf ist noch eine Umwälzpumpe 25 eingeschaltet.

Der Vierwegehahn 24 ist in üblicher Weise so ausgebildet, daß er bei einer Unterschreitung der Wassertemperatur von etwa 60° am Einlaß 8 eine Beipaßregelung bewirkt, indem er Wasser unmittelbar vom Auslaß 9 dem Einlaß 8 zuführt.

Die Verbrennungsgase werden im Wärmetauscher 7 etwa auf die Wassertemperatur am Einlaß 8 abgekühlt. Im Wärmetauscher 10 wird den Verbrennungsgasen weitere Wärme entzogen; vor dem Ventilator 16 haben sie dann eine Temperatur von etwa 20- 40°C. Demgemäß erfolgt auch eine Kondensation, das Kondensat wird dann - wie erwähnt - der Neutralisationskammer 19 zugeführt, in der die Schadstoffe neutralisiert werden, während das bei 20 abgezogene Wasser ohne weiteres der Kanalisation zugeleitet werden kann.

Die aus dem Wärmetauscher 10 heraustretende vorgewärmte Luft wird über einen Dreiwegehahn 26 dem Brenner 5 zugeleitet, um so eine günstige Verbrennung zu bewirken, nachdem die Luft vorher für eine weitere, nämlich die oben erwähnte Abkühlung der Verbrennungsgase vollzogen hatte Von besonderer Bedeutung ist, daß dem oben beschriebenen Warmwasserheizkessel ein Dieselaggregat mit einem nach dem Diesel-Prinzip wirkenden Motor 27 und angeflanschtem Stromgenerator 28 zugeordnet ist, und zwar in der Weise, daß zwischen dem Diesel 27 und dem Warmwasserheizkessel eine wärmetechnische Verbindung entsteht.

Der Motor 27 hat einen Ansaugstutzen 29 für die Luft, einen Austritt 30 für die Abgase, einen Kühlwassereintritt 31 und einen Kühlwasseraustritt 32.

Um eine Wirkverbindung im vorgenannten Sinne herzustellen, kann über den Dreiwegehahn 26 im Wärmetauscher 10 vorgewärmte Luft dem Ansaugstutzen 29 zugeleitet werden, während die bei 30 austretenden Abgase bei 33 unmittelbar in die Brennkammer 4 geleitet werden können. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, in die Abgasleitung einen z. B. als Dreiwegehahn ausgeführten Hahn 34 einzusetzen, um wahlweise die Abgase ganz oder zum Teil vorher über die Leitung 35 abzuführen.

Es sei erwähnt, daß die Bemessung des Warmwasserheizkessels nicht nur für die der Brennerleistung entsprechende, Menge der Verbrennungsgase, sondern auch unter Berücksichtigung der vom Motor 27 zufließenden Abgasmenge erfolgen muß.

Wenn ein ständig arbeitender Motors 27 benutzt wird, so kann die Heizleistung aus dem Warmwasserkessel durch die Abgase des Motors 27 allein erbracht werden. Ist der Wärmebedarf größer, so wird im Regelfalle der Brenner 5 zugeschaltet. Ebenso kann bei wechselnder Motorbeanspruchung eine entsprechende Zusatzleistung des Brenners 5 in Anspruch genommen werden. Auch kann natürlich bei stehendem Motor 27 der Brenner 5 allein arbeiten.

Im obigen Falle erfolgt also eine Wirkverbindung zwischen dem Warmwasserheizkessel und dem Motor durch Ausnutzung der Abgaswärme des Motors 27 und eine Beeinflussung des Wärmetauschers 10 durch die Ansaugluft des Motors 27.

Es ist aber noch eine weitere Verknüpfung möglich, indem der Kühlwasserkreislauf des Motors 27 in Betracht gezogen wird. Es ist daher angebracht, den Kühlwasserlauf des Motors 27 in den vom Wärmetauscher 7 beeinflußten Wasserkreislauf einzubinden. Dies geschieht aufgrund der Erfindung dadurch, daß das Wasser des Rücklaufs als Kühlwasser benutzt wird bzw. die Motorwärme über das Kühlwasser in den Warmwasserprozeß eingeführt wird. Zweckmäßigerweise wird dazu der Rücklauf 23 des Verbrauchers 21mit dem Kühlwassereintritt 31 des Motors 27 und dessen Kühlwasseraustritt 32 mit dem Vierwegehahn 24 verbunden. Dies bedeutet, daß der Kühlwasseraustritt des Motors 27 dazu beiträgt, die Rücklauftemperatur im Rücklauf 23 nicht unnötig absinken zu lassen und den Wärmetauscher 7 mit vergleichsweise wärmerem Wasser zu speisen ( im Vergleich zu einem Gerät ohne Motor 27 ) . Der Motor 27 ist also gewissermaßen ein Wärmetauscher, der mit dem Wärmetauscher 7 zusammenarbeitet und diesen unterstützt bzw. sogar ersetzen kann. Dabei erfolgt in üblicher Weise eine Steuerung über dem Vierwegehahn 24, den entsprechende Fühler und dgl. zuzuordnen sind, damit er seine Aufgabe erfüllen kann.

Da der Warmwasserheizkessel mit einer Umwälzpumpe 25 ausgestattet ist, kann sogar im Kühlwasserkreislauf des Motors 27 eine eigene Umwälzpumpe eingespart werden, da die Umwälzpumpe 25 mit dem Kühlwasserleitungssystem des Motors 27 verbunden ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einem unterhalb der Brennkammer befindlichen Wärmetauscher für das zu erwärmende Wasser und einem unten im Gerät befindlichen, von den Verbrennungsgasen durchströmten weiteren Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für den Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserleitung einer Verbrennungskraftmaschine (27) ganz oder teilweise Bestandteil der von dem Gerät gespeisten Leitung für das zu erwärmende Wasser ist.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserleitung ganz oder zum Teil Bestandteil des Rücklaufs (23) ist.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (25) des Gerätes zur Förderung des Kühlwassers der Verbrennungskraftmaschine dient.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 1, das mit einem Vierwegehahn zum Anschluß des Vor- und Rücklaufs versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserleitung der Verbrennungskraftmaschine (27) an den Vierwegehahn (24) und den Warmwasserverbraucher (21) des Gerätes angeschlossen ist.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (5) abschaltbar und die gesamte Wärmezufuhr für die Wassererwärmung über die Kühlwasserleitung der Verbrennungskraftmaschine (27) erfolgt.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Kühlwassers in der Verbrennungskraftmaschine (27) durch die Umwälzpumpe (25) des Gerätes erfolgt.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserleitung der Verbrennungskraftmaschine (27) zwischen dem Warmwasserverbraucher (21) des Gerätes und dem Gerät selbst eingeschaltet ist.
  8. 8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Verbrennungskraftmaschine (27) in die Brennkammer (4) des Gerätes einleitbar ist.
  9. 9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wärmetauscher (10) vorgewärmte Luft dem Ansaugstutzen der Verbrennungskraftmaschine zuleitbar ist.
  10. 10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskraftmaschine (27) Bestandteil einer Stromerzeugungsanlage ist.
  11. 11. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft teilweise dem Brenner (5) und im übrigen der Verbrennungskraftmaschine (27) zuleitbar ist.
  12. 12. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (5) des Gerätes abschaltbar und das Gerät durch die Abgase betrieben ist.






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