DE1274310B - Umlauferhitzer mit Brauchwasserbereitung - Google Patents
Umlauferhitzer mit BrauchwasserbereitungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
F24h
Deutsche Kl.: 36 c -10/08
Nummer: 1274 310
Aktenzeichen: P 12 74 310.1-16 (R 43604)
Anmeldetag: 1. Juli 1966
Auslegetag: 1. August 1968
Die Erfindung betrifft einen Umlauferhitzer mit Brauchwasserbereitung, der durch einen mit gasförmigem
oder vergastem flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner beheizt ist, mit nebeneinander angeordneten,
aus strömungsmäßig voneinander getrennten, jedoch miteinander in Wärmeaustausch stehenden
Kanälen für das Heiz- und Brauchwasser bestehenden Kanalgruppen.
Bei derartigen Umlauferhitzern ist es bekannt, um einen Heizschacht zwei getrennte Rohrschlangen
außen herumzuführen und diese durch Eingießen in Aluminium oder durch Löten thermisch miteinander
zu koppeln. Hierbei sind jedoch die Rohre nur auf der Innenseite der Rohrschlange von den Verbrennungsgasen
beaufschlagt, so daß eine verhältnismäßig große und damit aufwendige Wärmetauschfläche
vorgesehen werden muß. Auch wird bei dieser Anordnung das Brauchwasser etwa ebenso stark
erwärmt wie das Heizwasser, was im allgemeinen nicht erwünscht ist. Bei einem anderen bekannten
Umlauferhitzer sind zwei getrennte, spiralig ansteigende Rohre um den Heizschacht geführt, die diesen
in seinem oberen Teil durchqueren und sich dabei, eng aneinandergelegt, berühren, wobei zur Vergrößerung
der Berührungsfläche die Rohrquerschnitte halbelliptisch ausgebildet sind. Hier findet ein intensiver
Wärmeaustausch zwischen den beiden Rohren nur an den Stellen enger Berührung statt. Auch bei
dieser Ausführung werden die verschiedene Flüssigkeiten führenden Rohre in etwa gleicher Weise von
den Verbrennungsgasen beaufschlagt, so daß je nach Betriebsart in ungünstigen Fällen innerhalb des jeweils
ruhenden Wassersystems Siedetemperaturen erreicht werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Betriebsergebnisse zu verbessern und einen
Umlauferhitzer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter Vermeidung eines besonderen
konstruktiven Aufwandes das Heizwasser stärker erwärmt wird als das Brauchwasser, ohne daß in
dem gerade nicht betriebenen Wasserkreis Siedetemperaturen erreicht werden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Kanalgruppen als Dreifachkanäle ausgebildet
sind, derart, daß der Brauchwasserkanal jeweils zwischen zwei Heizwasserkanäle eingebettet ist, wobei
die genannten drei Kanäle so gelagert sind, daß sie, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase
gesehen, hintereinander liegen.
Durch diese Art der Kanalanordnung sind die Heiz-Wasserkanäle von den Verbrennungsgasen stärker
beaufschlagt als der Brauchwasserkanal, so daß sich Umlauferhitzer mit Brauchwasserbereitung
Anmelder:
Runtaltherm A. G., Glarus (Schweiz)
Vertreter:
Dr.-Ing. K. Durm, Patentanwalt,
7500 Karlsruhe, Felix-Mottl-Str. 1 a
Als Erfinder benannt:
Gerhard Standke, 7503 Neuraut
hohe Temperaturen im Heizwasserkreis erzielen lassen, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung und damit
eines Ausfällens des im Brauchwasser gelösten Kalks besteht.
Es sind zwar Rohrstränge für Wärmeaustauscher bekannt, die aus drei Einzelrohren im Querschnitt
gesehen sektorförmig zusammengesetzt sind. Dadurch läßt sich je nach Lage des Rohrstranges zur
Strömungsrichtung der Verbrennungsgase eine bevorzugte Beheizung von einem oder zweien der drei
Einzelrohre erreichen, jedoch ist die Herstellung dieser Rohrstränge mit verhältnismäßig großem Aufwand
verbunden, ohne daß eine gute thermische Verbindung zwischen den einzelnen Rohren mit Sicherheit
erzielbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die zwei Heizwasserkanäle
in an sich bekannter Weise parallel in den Umlauf des Heizwassers eingeschaltet sind.
Dadurch ergibt sich ein geringer Strömungswiderstand für das Heizwasser.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Dreifachkanäle in einer waagerechten Ebene
oberhalb eines röhrenförmigen Gasbrenners angeordnet. Diese Anordnung läßt eine niedere Bauhöhe
des Umlauferhitzers zu und gewährleistet eine gleichmäßige Erwärmung der Dreifachkanäle über deren
gesamte Länge.
Die Kanalgruppen können aus einem einstückig gefertigten und zu einer mäanderförmigen Rohrschlange
gebogenen Dreifachkanal gebildet sein. Bei einem solchen in einem Arbeitsgang durch Fließoder
Strangpressen in rationeller Weise hergestellten Dreifachkanal stehen die drei Kanäle in einer besonders
innigen thermischen Verbindung miteinander. Mäanderförmig gebogen, läßt sich die Rohrschlange
ohne Schwierigkeiten einem röhrenförmigen, einen
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rechteckigen Grundriß einnehmenden Gasbrenner leicht anpassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die als Dreifachkanäle ausgebildeten
Kanalgruppen aus gleichlangen geraden und parallel nebeneinander angeordneten Abschnitten, und
die Enden der Heizwasserkanäle und des Brauchwasserkanals der einzelnen Abschnitte sind durch
angesetzte Krümmer miteinander verbunden. Dabei kann unterhalb und parallel zu jedem Abschnitt
eines Dreifachkanals ein diesem zur Beheizung dienendes Brennerrohr eines Gasbrenners angeordnet
sein. Hierbei entspricht die Leistung des Brennerrohres zweckmäßig der Belastbarkeit des Abschnittes
des Dreifachkanals. Ein derart aufgebauter Umlauferhitzer besteht somit aus einer Anzahl gleicher
Bauelemente, nämlich geraden Abschnitten des Dreifachkanals und zugehörigen Krümmern sowie
Brennerrohren, aus denen sich in vorteilhafter Weise Geräte von unterschiedlicher und der Anzahl ao
und Größe der zu beheizenden Räume anpaßbarer Wärmeleistung nach dem Baukastensystem aufbauen
lassen.
In vorteilhafter Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens können zur Erreichung der höchstmög-
liehen Vorlauftemperatur bei der Erwärmung des Heizwassers die Heizwasserkanäle je zweier benachbarter
Abschnitte des Dreifachkanals mittels kurzer Krümmer und langer Krümmer über Kreuz miteinander
verbunden sein. Auf Grund dieser Anordnung durchfließt jeder Teil des Heizwassers der parallel
in den Umlauf des Heizwassers geschalteten Heizwasserkanäle abwechselnd einmal den oberen und
anschließend den unteren, dem Brenner benachbart liegenden Heizwasserkanal der aufeinanderfolgenden
Abschnitte des Dreifachkanals, wodurch eine sehr gleichmäßige Erwärmung der beiden Heizwasserteilströme
erzielt wird.
Zweckmäßig sind die Querschnitte des unteren Heizwasserkanals, des Brauchwasserkanals und des
oberen Heizwasserkanals gleichgroß ausgebildet. Auf diese Weise steht dem Heizwasser im Umlauferhitzer
ein Durchflußquerschnitt zur Verfügung, welcher dem doppelten des für das Brauchwasser vorgesehenen
entspricht, und die Druckverluste bleiben niedrig.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung liegen die Längsachsen des unteren Heizwasserkanals, des
Brauchwasserkanals und des oberen Heizwasserkanals in einer gemeinsamen, in Strömungsrichtung
der Verbrennungsgase stehenden Ebene, und die beiden Breitseiten der Dreifachkanäle stehen parallel
zueinander und zu der gemeinsamen Ebene. Diese Form und Anordnung der zweckmäßigerweise
kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Kanäle gestattet einen gedrängten, raumsparenden Aufbau des
Umlauferhitzers, und es hat sich gezeigt, daß diese Ausgestaltung eine ungehinderte Übertragung der
Wärmestrahlung gewährleistet und den Abzug der Verbrennungsgase begünstigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Dreifachkanäle aus zwei miteinander verbundenen,
jeweils drei Rinnen aufweisenden Schalen zusammengesetzt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Dreifachkanäle aus einem Vierkantrohr
(mit quadratischem, rechteckigem oder kreisförmigem Innenquerschnitt) als Brauchwasserkanal sowie
zur Bildung der Heizwasserkanäle aus zwei gleichen, einander zugekehrten, mit ihren Schenkeln mit zwei
gegenüberliegenden Seiten des Vierkantrohres verbundenen U-Profilen. Danach läßt sich das Dreifachrohr
aus handelsüblichen Teilen durch Löten, Hartlöten oder Schweißen herstellen. An Stelle des Vierkantrohres
kann auch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt Verwendung finden, und an Stelle der
U-Profile sind auch andere, geeignete Profile denkbar.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dient ein zwischen benachbarten Dreifachkanälen eingefügtes,
mit seinen Windungen an den Breitseiten der Dreifachkanäle befestigtes mäanderförmig gebogenes
Band als Heizrippen. Als Heizrippen können auch zwei, an den gegenüberliegenden Breitseiten zweier benachbarter
Dreifachkanäle mit ihren Basisflächen befestigte und mit ihre Flächen im Abstand voneinander
und parallel zueinander stehende Zickzackbänder Verwendung finden. Die Zufuhr gleicher
Wärmemengen zum unteren und zum oberen Heizwasserkanal wird dadurch unterstützt, daß die Heizrippen
in Höhe des unteren Heizwasserkanals ansetzen und über den oberen Heizwasserkanal hinausragen.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Umlauferhitzers mit Brauchwasserbereitung sowie
einige vorteilhafte Ausführungsformen der Dreifachkanäle und der Heizrippen sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Umlauferhitzer mit darunter angeordnetem Gasbrenner, in Draufsicht,
F i g. 2 denselben Umlauferhitzer, in Seitenansicht, F i g. 3 einen Dreifachkanal mit Kanälen kreisförmigen
Querschnittes, Heizrippe beiderseits abgeschnitten, in einem Querschnitt,
F i g. 4 einen aus zwei Schalen bestehenden Dreifachkanal, Heizrippe abgeschnitten, im Querschnitt,
Fig. 5 einen aus einem Vierkantrohr und zwei U-Profilen zusammengesetzten Dreifachkanal, die
Heizrippe beiderseits abgeschnitten, im Querschnitt, F i g. 6 einen aus einem Rohr mit kreisförmigem
Querschnitt und zwei U-Profilen zusammengesetzten Dreifachkanal mit einem fahnenförmigen Blech als
Heizrippe, im Querschnitt,
F i g. 7 die Verbindung zweier Dreifachkanäle mittels
eines mäanderförmigen, als Heizrippen dienenden Bandes, in Draufsicht,
F i g. 8 zwei nebeneinanderliegende Dreifachkanäle mit zwei zickzackförmig gebogenen, ineinandergreifenden,
als Heizrippen dienenden Bändern, in Draufsicht.
Der Umlauf erhitzer besteht gemäß F i g. 1 und 2 aus sieben parallelliegenden, horizontal angeordneten
Kanalgruppen in Gestalt von Abschnitten eines Dreifachkanals 1. Jeder Dreifachkanal 1 enthält übereinander
einen unteren Heizwasserkanal 2 und einen oberen Heizwasserkanal 3, zwischen welchen ein
Brauchwasserkanal 4 eingebettet ist. Die Brauchwasserkanäle der einzelnen Abschnitte des Dreifachkanals
1 sind zur Bildung einer durchlaufenden Rohrschlange an ihren Enden mittels waagerecht liegender
halbkreisförmiger Krümmer 5 verbunden. Die beiden Heizwasserkanäle stehen jeweils an ihren
Enden durch schrägliegende, kurze Krümmer 6 und lange Krümmer 7 über Kreuz miteinander in Verbindung.
Die Abschnitte des Dreifachkanals 1 sind mittels quer verlaufender, rechteckiger, als Heizrippen dienender
Bleche 8 mechanisch und thermisch mitein-
ander verbunden. Die Unterkante 9 der Bleche setzt in Höhe des unteren Heizwasserkanals 2 an, die Oberkante
10 liegt oberhalb des oberen Heizwasserkanals 3.
Unter dem Umlauferhitzer befindet sich in einei waagerechten Ebene ein Gasbrenner 11, dessen
Brennerrohre 12 parallel zu den Abschnitten des Dreifachkanals 1 verlaufen. Ein in der Mitte des
Umlauferhitzers liegendes, senkrecht zu den Brennerrohren geführtes Gaszuführungsrohr 13 trägt die
Brennerrohre 12.
Einen Querschnitt durch einen Dreifachkanal 1 zeigt Fig. 3. Zwischen dem oberen Heizwasserkanal
2 und dem unteren Heizwasserkanal 3 ist der Brauchwasserkanal 4 eingebettet. Die Querschnitte
•der drei Kanäle 2, 3, 4 sind kreisförmig und gleich groß, die Längsachsen der Kanäle liegen in einer
gemeinsamen, senkrechten Ebene.
In F i g. 4 ist ein Dreifachkanal dargestellt, welcher
aus zwei beispielsweise durch Löten miteinander verbundenen, spiegelbildlich gleichen, drei Rinnen
14 mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweisenden Schalen 15 zusammengesetzt ist. Die Außenseiten der
Schalen sind zur Vergrößerung der Oberfläche und zwecks Materialersparnis der Form der Rinnen angepaßt.
Da bei dieser Ausführungsform die Stoßebene der beiden Schalen und damit auch die Lötebene
in Richtung des Wärmefiusses (und nicht etwa senkrecht dazu) liegen, wird die thermische
Koppelung der Kanäle durch die Lötebene nicht ungünstig beeinflußt.
F i g. 5 zeigt einen Dreifachkanal, bestehend aus einem Vierkantrohr 16 mit quadratischem Querschnitt
(in F i g. 6 ist dieses Vierkantrohr durch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt ersetzt) als
Brauchwasserkanal 4 sowie zwei gleich ausgebildeten U-Profilen 17, die mit den Enden ihrer Schenkel an
zwei gegenüberliegenden Seiten des Vierkantrohres angebracht sind. Die beiden Heizwasserkanäle 2 und
3 sind hier durch die beiden U-Schenkel und die Basis der U-Profile zusammen mit je einer Längsseite
des Vierkantrohres 16 gebildet. In F i g. 6 dient ein fahnenförmig ausgebildetes, dem Querschnitt des
Dreifachkanals entsprechend ausgeschnittenes und am Dreifachkanal angelötetes Blech 8' als Heizrippe.
F i g. 7 zeigt eine Ausführung der Heizrippen in Gestalt eines mäanderförmig gebogenen Bandes 18,
welches zwischen zwei benachbarten Dreifachkanälen 1 eingefügt und durch Löten o. ä. mit den Oberflächen
der Dreifachkanäle verbunden ist. Die heißen Verbrennungsgase geben beim Vorbeiströmen ihre
Wärme an die quer zu den Dreifachkanälen stehenden Steg des Bandes ab, und die Stege leiten sie
nach beiden Seiten an die Dreifachkanäle weiter. Neben der thermischen Koppelung der beiden Dreifachkanäle
dient das Band 18 zu deren mechanisehen Halterung.
Eine andere Ausführungsform der Heizrippen ist in F i g. 8 veranschaulicht. Hier ist an der Oberfläche
eines zweier nebeneinanderliegender Dreifachkanäle 1 ein Zickzackband 19 mit seinen Basisflächen
20 angelötet bzw. angeschweißt; der andere Dreifachkanal
trägt ebenfalls ein — gleich ausgebildetes — Zickzackband 19', welches so angeordnet ist, daß
die freien Flächen beider Bänder im Abstand voneinander parallel stehen. Da sich die beiden Zickzackbänder
nicht berühren, kann eine zusätzliche, mechanische Halterung für die Dreifachkanäle (nicht
gezeichnet) vorgesehen sein.
Während des Betriebes des Umlauferhitzers fließt das kalte Brauchwasser bei α zu. Es durchfließt den
Brauchwasserkanal 4 des ersten (linken) Abschnittes des Dreifachkanals 1 und wird mittels der Krümmer
5 schlangenförmig durch die danebenliegenden Abschnitte geleitet, und verläßt erwärmt den Umlauferhitzer
bei b. Das abgekühlte Heizwasser, welches seine Wärme an die an den Umlauferhitzer angeschlossene
Heizungsanlage abgegeben hat, wird bei c zugeführt. Durch beide Heizwasserkanäle 2 und 3
fließt es im Gegenstrom zum Brauchwasser durch das System der Dreifachkanäle 1. Dabei bewirken
die über Kreuz angeordneten kurzen Krümmer 6 und die langen Krümmer 7, daß das durch den oberen,
dem Gasbrennerll entfernt liegenden Heizwasserkanal 3 des ersten (linken) Abschnittes des Dreifachkanals
eintretende Heizwasser im zweiten benachbarten Abschnitt durch dessen dem Gasbrenner
benachbart liegenden unteren Heizwasserkanal 2 fließt und in seinem weiteren Verlauf abwechselnd
einmal den oberen und einmal den unteren Heizwasserkanal durchsetzt. Demgemäß durchfließt in
entsprechender Weise der dem oberen Heizwasserkanal des ersten Abschnittes zugeführte Teil des
Heizwassers abwechselnd einmal den unteren und dann den oberen Heizwasserkanal. Das Heizwasser
tritt erwärmt bei d aus dem Umlauferhitzer aus.
Claims (14)
1. Umlauf erhitzer mit Brauchwasserbereitung, der durch einen mit gasförmigem oder vergastem
flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner beheizt ist, mit nebeneinander angeordneten, aus strömungsmäßig
voneinander getrennten, jedoch miteinander in Wärmeaustausch stehenden Kanälen für das Heiz- und Brauchwasser bestehenden
Kanalgruppen, dadurchgekennzeichnet, daß die Kanalgruppen als Dreifachkanäle (1) ausgebildet
sind, derart, daß der Brauchwasserkanal (4) jeweils zwischen zwei Heizwasserkanälen (2
und 3) eingebettet ist, wobei die genannten drei Kanäle so gelagert sind, daß sie, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase gesehen, hintereinanderliegen.
2. Umlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Heizwasserkanäle
(2 und 3) parallel in den Umlauf des Heizwassers eingeschaltet sind.
3. Umlauf erhitzer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreifachkanäle
(1) in einer waagrechten Ebene oberhalb eines röhrenförmigen Gasbrenners (11) angeordnet
sind.
4. Umlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalgruppen
aus einem einstückig gefertigten, zu einer mäanderförmigen Rohrschlange gebogenen Dreifachkanal
(1) gebildet sind.
5. Umlauf erhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dreifachkanäle
(1) ausgebildeten Kanalgruppen aus gleichlangen geraden und parallel nebeneinander
angeordneten Abschnitten bestehen und daß die Enden der Heizwasserkanäle (2, 3) und des
Brauchwasserkanals (4) der einzelnen Abschnitte durch angesetzte Krümmer miteinander verbunden
sind.
6. Umlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb und parallel zu
jedem Abschnitt eines Dreifachkanals (1) ein diesem zur Beheizung dienendes Brennerrohr
(12) eines Gasbrenners (11) angeordnet ist.
7. Umlauferhitzer nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwasserkanäle
(2, 3) je zweier benachbarter Abschnitte des Dreifachkanals (1) mittels kurzer
Krümmer (6) und langer Krümmer (7) über Kreuz miteinander verbunden sind.
8. Umlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnitte des unteren Heizwasserkanals (2), des Brauchwasserkanals (4) und des oberen
Heizwasserkanals (3) gleich groß ausgebildet sind.
9. Umlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen
des unteren Heizwasserkanals (2), des Brauchwasserkanals (4) und des oberen Heizwasserkanals
(3) in einer gemeinsamen, in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase stehenden Ebene liegen, und die beiden Breitseiten der Dreifachkanäle
(1) parallel zueinander und zu der Ebene stehen.
10. Umlauf erhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreifachkanäle
(1) aus zwei miteinander verbundenen, jeweils drei Rinnen (14) aufweisenden Schalen (15)
zusammengesetzt sind (Fig. 4).
11. Umlauf erhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreifachkanäle
(1) aus einem Vierkantrohr (16) als Brauchwasserkanal (4) sowie zur Bildung der Heizwasserkanäle (2, 3) aus zwei gleichen, einander
zugekehrten, mit ihren Schenkeln mit zwei gegenüberliegenden Seiten des Vierkantrohres
(16) verbundenen U-Profilen (17) bestehen
(Fig. 5).
12. Umlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein zwischen
benachbarten Dreifachkanälen (1) eingefügtes, mit seinen Windungen an den Breitseiten
der Dreifachkanäle (1) befestigtes, mäanderförmig gebogenes, als Heizrippen dienendes Band
(18) (Fig. 7).
13. Umlauf erhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch zwei an·
den gegenüberliegenden Breitseiten je zweier benachbarter Dreifachkanäle (1) mit ihren Basisflächen
(20) befestigte, mit ihren Flächen im Abstand voneinander und parallel zueinanderstehende,
als Heizrippen dienende Zickzackbänder (19,19') (Fig. 8).
14. Umlauferhitzer nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizrippen in Höhe des unteren Heizwasserkanals (2) ansetzen und über den oberen Heizwasserkanal
(3) hinausragen.
In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 329 091,
1 332 607; USA.-Patentschrift Nr. 1 701 617; Zeitschrift »Heizung, Lüftung, Haustechnik«, 1960,
H. 12, S. 331.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 588/84 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
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