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Dokumentenidentifikation DE4301795A1 28.07.1994
Titel Gerät zum Erwärmen von Wasser, insbesondere Warmwasserheizkessel
Anmelder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Erfinder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Vertreter Depmeyer, L., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., 30823 Garbsen
DE-Anmeldedatum 23.01.1993
DE-Aktenzeichen 4301795
Offenlegungstag 28.07.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.1994
IPC-Hauptklasse F24H 1/24
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel, mit einer oben gelegenen Brennkammer und einem darunter befindlichen Wärmetauscher für die Erwärmung des Wassers, der voneinander parallelen Tauscherplatten gebildet ist, die gegeneinander versetzt sind und über gleiche Längen verfügen. Um den Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erhöhen und den Durchgangswiderstand für die Rauchgase zu verringern, wird aufgrund der Erfindung vorgeschlagen, für jede Strömungsrichtung der hin- und hergeführten Rauchgase drei oder mehrere Tauscherplatten vorzusehen, um so für jede Strömungsrichtung mindestens zwei parallel wirkende Strömungskanäle zu schaffen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. einen Warmwasserheizkessel, mit einer oben gelegenen mittels Gas oder Öl befeuerten Brennkammer und einem darunter befindlichen, von den Rauchgasen durchströmten Wärmetauscher aus einander parallelen, waagerechten, zur Aufnahme des Wassers dienenden Tauscherplatten mit in Strömungsrichtung der Rauchgase gleicher Längenerstreckung, wobei die Rauchgase durch eine gegenseitige Versetzung der Taucherplatten von einem zum anderen Ende des Gerätes waagerecht hin und her geführt sind.

Bei den bekannten Geräten dieser Art ist der erwähnte Wärmetauscher so ausgebildet, daß die Rauchgase jeweils zwischen zwei Tauscherplatten in die eine Richtung und dann zu dem benachbarten Tauscherplattenpaar geführt sind in der Weise, daß die Rauchgase dann zwischen die Platten dieses Paares in die andere Richtung geleitet werden können. Diese Ausbildung der Wärmetauscher hat jedoch den Nachteil, daß die Durchgangsquerschnitte für die Rauchgase von nur geringer Größe sein können und demgemäß der Strömungswiderstand für die Rauchgase vergleichweise groß ist. Aus diesen Gründen ist auch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers insb. für größere Geräte unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Geräten der eingangs erwähnten Art den Durchgangswiderstand für die Rauchgase zu verringern und den Wirkungsgrad des Wärmetauschers insgesamt zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für jede Strömungsrichtung der Rauchgase (von einem zum anderen Ende des Gerätes) drei oder mehrere Tauscherplatten vorgesehen sind, die im Bereich der Enden des Gerätes fortschreitend gegeneinander versetzt sind, wobei der gegenseitige Abstand benachbarter Tauscherplatten für beide Strömungsrichtungen praktisch gleich groß ist. Demgemäß wurden sich z. B. bei drei Tauscherplatten für eine Strömungsrichtung zwei einander parallele Strömungskanäle für die Rauchgase ergeben; damit entstehen nicht nur größere Strömungsquerschnitte, vielmehr ergeben sich auch wesentlich größere aktive Flächen, über die der Wärmetausch erfolgen kann. Dabei versteht es sich, daß nicht nur drei Tauscherplatten für Strömungsrichtung vorgesehen werden können; vielmehr ist es auch möglich, vier oder fünf Tauscherplatten gewissermaßen strömungstechnisch parallel zu schalten. Eine Parallelschaltung ist indessen für den Lauf des zu erwärmenden Wassers nicht vorgesehen, vielmehr werden benachbarte Tauscherplatten vorzugsweise miteinander verbunden daß die eine Platte mit der folgenden in Verbindung steht. Dabei befinden sich aber alle Verbindungen der Tauscherplatten an deren Rändern, um so zu erreichen, daß das Wasser die Tauscherplatten in Querrichtung durchströmt im Vergleich zur Längsrichtung der Tauscherplatten bzw. im Vergleich zur Strömungsrichtung der Rauch- und Verbrennungsgase.

Es sei erwähnt, daß die Versetzung der Tauscherplatten für alle Tauscherplatten, also für die Tauscherplatten der einen Richtung und der anderen Richtung, vorzugsweise praktisch gleich groß sein soll, ebenso soll nach Möglichkeit auch der gegenseitige Abstand benachbarter Platten für alle Platten praktisch gleich groß sein.

Dem erfindungsgemäßen Gerät können mehrere Wärmetauscher der vorgenannten Art zugeordnet sein; zudem ist es möglich, dem oder den Wärmetauschern einen Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für den Brenner der -Brennkammer nachzuschalten, der sich dann im Bodenbereich des Gerätes befinden würde.

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

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen schematisch wiedergegebenen Warmwasserheizkessel und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Kessel gemäß Fig. 1 nach der Linie II-II.

Der Warmwasserheizkessel befindet sich in einem etwa kubischen Gehäuse, das durch eine gestrichelte Linie 1 angedeutet ist. Er hat eine oben gelegene Brennkammer 2, der ein für Gas oder Öl geeigneter Brenner 3 zugeordnet ist.Die Brennkammer 2 wird außen durch einen zylindrisches Metallrohr 4 bestimmt, das seinerseits von einer Metallwandung 5 umschlossen ist, um die Brennkammer 2 mit einem Wassermantel umschließen zu können, der innen von dem Metallrohr 4 und außen durch die Metallwandung 5 begrenzt ist. Dieser Wassermantel steht mit einem unterhalb der Brennkammer 2 befindlichen Wärmetauscher 6 in Verbindung, wozu Wasserübertritte von der oben gelegenen Tauscherplatte 7 des Wärmetauschers 6 zu dem Wassermantel vorgesehen sind, die nicht näher dargestellt sind.

Die Tauscherplatte 7 ist die oben gelegene Platte eines Paketes, das den Wärmetauscher 6 bildet.

Diese hohl gehaltenen einander parallelen, waagerecht angeordneten Tauscherplatten 7 sind gemäß Fig. 2 seitlich außen beidseitig bündig, gemäß Fig. 1 aber fortschreitend gegeneinander versetzt. Das Maß des Versatzes A ist bei allen Tauscherplatten 7 gleich groß; da alle Tauscherplatten 7 gleich lang sind, liegen die Enden aller Tauscherplatten 7 auf einem gedachten, liegenden V (mit waagerechter Symmetrieachse), allerdings so, daß die Spitze der beiden V in eine Richtung weist, und zwar in Richtung auf die Stirnwand 8 des Kessels, die dem Brenner 2 abgekehrt ist.

An beiden Stirnseiten des Kessels sind senkrechte Tauscherplatten 9 vorgesehen.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, wird das zu erwärmende Wasser der zuunterst gelegenen Tauscherplatte 7 an einer Seite bei 10 zugeführt, durch die Platte geleitet und dann jeweils wechselseitig durch Übergänge im Sinne der Pfeile 11 zu der darüber gelegenen Taucherplatte 7 geführt. Das Wasser verläßt den Wärmetauscher 6 bei 12 bzw. durch feine Übertrittsöffnungen, die in den vorerwähnten Wassermantel münden, der die Brennkammer 2 umschließt. Das den Tauscherplatten 9 unten zugeführte Wasser wird oben im Sinne der Pfeile 13 abgezogen und den Enden des Wassermantels zugeleitet, der die Brennkammer 3 umgibt. Etwa auf halber Länge verläßt das erwärmte Wasser den Wassermantel bei 14. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, werden die Tauscherplatten 7 in Querrichtung vom Wasser durchströmt.

An dem dem Brenner 3 abgekehrten Ende der Brennkammer 2 ist der diese umschließende Mantel ausgespart; diese Aussparung 15 ist in der Seitenansicht gemäß Fig. 1 im wesentlichen dreieckförmig gestaltet und setzt entsprechende Formgebungen der Elemente 4, 5 voraus. Dort verlassen die Rauchgase die Brennkammer 3 nach unten, wo sie zunächst in einen ebenfalls etwa dreieckigen Hohlraum des Wärmetauschers 6 gelangen, der mit 16 bezeichnet ist. Die Rauchgase gelangen nun im Sinne der beiden Pfeile 17 in zwei waagerechte Rauchgaskanäle 18, 19 und dann zu einer Umlenkstelle 20 unterhalb des Brenners 3, die wiederum einen etwa dreieckigen Freiraum als Umlenkstelle 20 vorsieht. Alsdann gelangen die Rauchgase über zwei waagerechte Kanäle 21, 22 in einen dreieckigen Austrittsraum 23 des Wärmetauschers 6. Die Rauchgase werden im Sinne der Pfeile 24 abgezogen und sie können dann noch einem Luftvorwärmer für die Verbrennungsluft und/oder einer Entsorgungsanlage zugeleitet werden.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, ergibt sich durch die Stufung im Sinne des Versatzes A eine günstige Umlenkung und Verteilung der Rauchgase, um so die Kanäle 18, 19, 21 und 22 praktisch gleichmäßig beschicken zu können. Es ergeben sich ausreichend große Durchgangsquerschnitte für die Rauchgase, und zudem ist sichergestellt, daß die von den Rauchgasen mitgeführte Wärme optimal an die Tauscherplatten 7 weitergegeben wird.

Anstelle des Wärmetauschers 6 gemäß Zeichnung können zwei oder weitere Wärmetauscher übereinanderliegend benutzt werden, wenn entsprechende Kesselleistungen gefordert werden. Es versteht sich, daß dann anstelle des Austrittsraumes 23 am Ende des ersten bzw. zweiten Wärmetauschers 6 eine Umlenkstelle 20 vorhanden sein muß, um die Überleitung der Rauchgase zum folgenden Wärmetauscher herbeiführen zu können.


Anspruch[de]
  1. 1. Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel, mit einer oben gelegenen, mittels Öl oder Gas befeuerten Brennkammer und einem darunter befindlichen, von den Rauchgasen durchströmten Wärmetauscher aus einander parallelen, waagerechten, zur Aufnahme des Wassers dienenden Tauscherplatten mit in Strömungsrichtung der Rauchgase gleicher Längenerstreckung, wobei die Rauchgase durch eine gegenseitige Versetzung der Tauscherplatten von einem zum anderen Ende des Gerätes waagerecht hin und her geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Strömungsrichtung der Rauchgase (von einem zum anderen Ende des Gerätes) drei oder mehrere Tauscherplatten (7) vorgesehen sind, die im Bereich der Enden des Gerätes fortschreitend gegeneinander versetzt sind, wobei der gegenseitige Abstand der Tauscherplatten (7) für beide Strömungsrichtungen praktisch gleich groß ist und für jede Strömungsrichtung zumindest zwei parallel wirkende Strömungskanäle (18, 19) vorgesehen sind.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wärmetauscher (7) mit in die eine Richtung führenden und in die andere Richtung führenden Strömungskanälen (Wärmetauschereinheit gemäß Fig. 1) die Enden der Tauscherplatten (7) praktisch auf gedachten Dreiecken liegen, deren Symmetrieachse praktisch waagerecht verläuft und deren Spitzen in eine Richtung zeigen, und zwar auf eine Stirnwand des Gerätes, die der Brennerstirnwand abgekehrt ist.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß des Versatzes (A) an den Enden aller Tauscherplatten (7) praktisch konstant ist.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauscherplatten (7) wechselseitig von unten nach oben der Reihe nach vom Wasser durchströmt sind.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige, von einem Wassermantel umschlossene Brennkammer (3) an ihrem dem Brenner abgekehrten Ende mit einer etwa dreieckigen Ausnehmung (15) zum Überleiten der Rauchgase in den Wärmetauscher (6) versehen ist.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der Ausnehmung (15) ein ebenfalls etwa dreieckiger Hohlraum (16) innerhalb des Wärmetauschers (7) befindet.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Stirnseiten des Gerätes senkrechte, mit Wasser beaufschlagte Tauscherplatten (9) befinden, die die Brennkammer (3) und den Wärmetauscher (6) stirnseitig abschließen bzw. begrenzen.
  8. 8. Gerät nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Tauscherplatten (9) am oberen Ende einen zu den Endbereichen des Wassermantels führenden Wasseraustritt (13) aufweisen und daß das erwärmte Wasser den Wassermantel etwa auf halber Länge oben verläßt (Austritt bei 14).






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