DD280375A1 - Warmwasserbereiter mit leiteinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausstattung von Warmwasserbereitern auf der Basis fester Brennstoffe fuer Landwirtschaft, Industrie und vorwiegend fuer den Haushalt. Erfindungsgemaess werden Kohlebadeoefen mit einer im Wasserraum befindlichen Leiteinrichtung bestueckt, die waehrend des Heizvorganges zu einer Wasserumwaelzung fuehrt. Die Leiteinrichtung wird in einem definierten Abstand von den Heizflaechen Unterboden und Rauchrohr angebracht. Sie bewirkt ueber eine untere und obere Oeffnung einen Wasseraustausch nach dem Schwerkraftprinzip. Bei der Ausruestung des Warmwasserbereiters in der bekannten Form des Kohlebadeofens mit der erfindungsgemaessen Leiteinrichtung werden die Qualitaetsmerkmale des Erzeugnisses nicht negativ beeinflusst; es erhaelt aber durch einen verbesserten Wirkungsgrad eine Gebrauchswerterhoehung. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Eiiihdung betrifft Warmwasserbereiter auf Basis fester Brennstoffe für Landwirtschaft, Industrie und Haushalt, z. B. Kohlebadeöfen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Allgemeiner Trend der Entwicklung von Warmwasserbereitern auf Basis fester Brennstoffe ist insbesondere auf Verbesserung des Wirkungsgrades, Senkung des Brennstoffverbrauches, Verkürzung der Anheizzeit, Senkung der Schadstoffe im Rauchgas, vereinfachte Reinigung von Feuerraum und Flammrohr unter Beibehaltung der zulässigen Abgastemperatur, gerichtet.

Dabei bemüht man sich, den Materialeinsatz zu verringern und gleichzeitig die Zuverlässigkeit bzw. Lebensdauer zu erhöhen.

Bei bekannten Lösungen werden diese einzelnen Komponenten mit unterschiedlichem Erfolg, technologischem Aufwand und Materialeinsatz ausgeführt.

Eine bekannte Gruppe von Lösungen beschäftigt sich mit der Vergrößerung der Heizfläche, insbesondere im Flammrohrbereich.

Varianten dazu sind einmal Kohlebadeöfen mit besonders langem Flammrohr und damit langgestrecktem Wasserraum, bzw. Kohlebadeöfen mit mehreren parallel wirkenden Flammrohren.

Diese Lösungen haben den gemeinsamen Nachteil eines ungünstigen Verhältnisses von Wasservolumen zu Gesamtoberfläche und damit eines hohen Materialeinsatzes.

Die langgestreckte Ausführung mit einem Flammrohr hat dabei noch den Nachteil der schwierigen Handhabbarkeit im Herstellungsprozeß, und Varianten mit mehreren Flammrohren ergeben zusätzlich lange Fü^enähte und damit hohen technologischen Aufwand, um Dichtheit, Korrosionsschutz sowie hohe Lebensdauer zu sichern; die Flammrohrreinigung ist erschwert. Eine andere bekannte Gruppe von Lösungsvorschlägen bemüht sich nicht, die Heizflächen zu vergrößern, sondern durch Einbringen von sogenannten wendeiförmigen Einhängen in das Flammrohr den Weg der Rauchgase im Flammrohr zu verlängern.

Diese Lösungen finden aber in der Praxis keine Anwendung, da sie einen sehr hohen Schornsteinzug erfordern, bei der besonders verbreiteten Anwendung von Braunkohlenbriketts-einem sogenannten langf lammigen Brennstoff-zu starker Erhöhung der unerwünschten Bestandteile im Rauchgas führen und durch Neigung zu starker Verschmutzung sowie schlechter Reinigungsmöglichkeiten, Wirkungsgradverbesserungen bereits nach kurzer Zeit nicht mehr nachweisbar sind.

Eine weitere bekannte Lösung befaßt sich nicht vordergründig mit der Heizflächenvergrößerung oder Veilängerung der Rauchgaswege im Flammrohr, sondern versucht durch Einbringen eines geneigten Wärmetauschers in den Feuerraum und dem entsprechenden Anschluß am Unterboden und an einem höher gelegenen Punkt im Wasserraum auf eine Umwälzung des Wassers nach dem Schwerkraftprinzip im Wasserraum Einfluß zu nehmdn.

Dabei wird die Heizflächenvergrößerung durch den Wärmetauscher teilweise durch Abschattung der Heizfläche Unterboden wieder kompensiert und besondere Nachteile treten bei der Reinigung und Selbstreinigung der Heizflächen von Verbrennungsrückständen auf.

Die Flammenbildung bei Verbrennung von Braunkohlenbriketts als Hauptbrennstoff erfolgt oberhalb des Wärmetauschers im oberen Teil des Flammrohres.

Der Wärmetauscher muß dicht, korrosionsgeschützt, an die Lebensdauer des Wasserbehälters angepaßt, an diesen angeschlossen werden, was zusätzliche Fügevorgänge und eine technologisch aufwendige Konstruktion erfordert.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dabei beim Einbringen eines wirkungsvollen Korrosionsschutzes der Innenflächen des Wärmetauschers.

Unvollständiger, direkter Korrosionsschutz führt zu erheblicher Vergrößerung der erforderlichen Opferanode oder Verkleinerung der Wartungsabstände der Opferanoden, bzw. ist die Opferanode infolge der geometrischen Beschaffenheit des sich bildenden elektrischen Systems nur bedingt wirksam.

Durch Einbringen des Wärmetauschers in den Feuerraum wird der Verbrennungsvorgang yestört, d. h., die Flammen wei den gebrochen und es ergibt sich eine Erhöhung unerwünschter Bestandteile im Rauchgas.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Warmwasserbereiter auf der Basis fester Brennstoffe so auszurüsten, daß er einen erhöhten Wirkungsgrad erhält, ohne einen negativen Einfluß auf die

- Bedienung und Wartung

- Lebensdauer

- einzusetzende Brennstoffmenge

- Umweltbelastung

- Gesamtwärmeleistung zu nehmen.

Außerdem soll durch die erfindungsgemäße Erhöhung des Wirkungsgrades nur ein geringer materieller und technologischer Mehraufwand entstehen, der das Verhältnis von Gebrauchswertsteigerung zur Aufwandsvergrößerung optimal hält.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Bei der Herstellung von Warmwasserbereitern wurde bisher fast ausschließlich davon ausgegangen, daß ihr Warmwasser passiv, also mit einem trägen Wärmeumschichtungsprozeß von unten nach oben bereitet wurde.

Die Bemühungen der Herstoller gingen bisher vorwiegend dahin, den Materialeinsatz bei der Herstellung zu verringern, die Zuverlässigkeit des Erzeugnisses zu erhöhen und die Lebensdauer zu vergrößern.

Versuche, den Wirkungsgrad der Wassererwärmung zu verbessern, führten über eine Vergrößerung der Heizflächen und über den Einsatz von Wärmetauschern außerhalb des Nutzwasserraumes.

Diese konstruktiven Veränderungen brachten Probleme bei der Serienfertigung, vor allem bei der Innenemaillierung und der schweißtechnischen Bearbeitung.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene technische Lösung des Wärmeaustausches über eine im Nutzwasserbehälter angebrachte Leiteinrichtung führt zu einor befriedigenden und aus der heutigen Sicht optimalen Lösung bei der Warmwasserbereitung besonders in Kohlebadeöfen.

Das wird erreicht über eine im Nutzwasserraum dieses traditionellen Warmwasserbereiters angebrachte Wasserumwälzeinrichtung - im Folgenden Leiteinrichtung genannt - die an die Geometrie der Heizflächen Unterboden und Flammrohr angepaßt ist und mit dem Unterboden des Behälters eine unter': Öffnung zum «altwassereintritt und mit dem oberen Teil des Flammrohres eine obere Öffnung für den Warmwasseraustritt bildet.

Das sich hierbei herausbildende geschlossene thermische System zwischen Leiteinrichtung und den Heizflächen Unterboden und Flammrohr sowie der Leiteinrichtung und dem äußeren Wasserraum führen zu einer Umwälzung des Wasservolumens nach dem Schwerkraftprinzip.

Dadurch wird erreicht, daß immer wieder kälteres Wasser an die Heizfläche herangeführt, aufgeheizt und weitertransportiert

Die Temperaturdifferenz zwischen den Heizflächen und dem ständigen thermischen Wassertransport führen zu einer schnellen und wirkungsvollen Wassererwärmung.

Die sich durch den Wassertransport ständig einstellende maximale Temperaturdifierenz zwischen Wasser und Heizflächen bewirkt einen optimalen Energieentzug des Energieträgers.

Durch d e Vermeidung von konstruktiven Einbauten im Feuerraum wird eine ungestörte Verbrennung im Verbrennungstrakt „Feuer'aum-Flammrohr" garantiert. Daraus ergibt sich eine minimale Umweltbelastung, ein geringer Verschmutzungsgrad im Bereicn des Flammrohres und eine günstige Reinigungsmöglichkeit in den Verbrennungsräumen.

Der Einbau der Leiteinrichtung in den Wasserraum stellt keine zusätzlichen Anforderungen an die Dichtheit und kann mit den bekannten und in Anwendung befindlichen Verfahren korrosionsgeschützt worden.

Ausführungsbeispiel

In Figur 1 ist ein Warmwasserbereiter für feste Brennstoffe mit Leiteinrichtung 5 dargestellt.

Der Warmwasserbereiter besteht sus dem nur teilweise dargestellten Feuerraum 1 mit der Heizfläche Unterboden 2, dem Wasserraum 3 mit der Heizfläche Flammrohr 4 und dem sich aus der Anordnung Leiteinrichtung 5 und Flammrohr 4 sowie Unterboden 2 gebildeten Sektor zwischen Unteröffnung 7 und Oberöffnung 6.

Der Abstand zwischen Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 ist bei einer Warmwasserbereitung mittels Kohlebadeofen zweckmäßigerweise 5-10cm.

Beim Heizvorgang im Feuerraum 1 erwärmt sich das Wasser zwischen der Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 und den Öffnungen 7 und 6.

Es beginnt die Umwälzung des Gesamtwasservolumens.

Dabei wird immer wieder kälteres Wasser zwischen Leiteinrichtung 5 und den Heizflächen 2 und 4 geführt und das erwärmte Wasser in den Bereich außerhalb der Leiteinrichtung 5 transportiert.

Da die Leiteinrichtung 5 selbst keinen Druck aufnehmen muß und gegenüber dom Wasserraum nicht besonders abzudichten ist, ergeben sich keine besonderen Anforderungen an Materialdicken und Korrosionsschutz.

Die Lebensdauer eines Warmwasserbereiters wird durch den Einbau der Leiteinrichtung 6 nicht beeinträchtigt.

Claims (1)

1. Warmwasserbereiter vorwiegend auf Basis fester Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserraum (3) an die Geometrie der Heizflächen Unterboden (2) und Rauchrohr (4) angepaßt, eine Leiteinrichtung (5) auf Abstand zu den Heizflächen Unterboden (2) und Rauchrohr (4) angebracht ist, dadurch zwischen Unterboden (2) und Leiteinrichtung (5) eine Unteröffnung (7) und zwischen Rauchrohr (4) und Leiteinrichtung (5) eine Oberöffnung (6) entsteht.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung