DE1779683B - Water heater - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit einem Behälter, dessen Oberteil einen Kaltwassereinlaß und einen Heißwasserauslaß aufweist, und einer Gasheizeinrichtung unterhalb des Behälters sowie einem sich in direktem Wärmeübergang zum Wasser des Behälters befindlichen Flammrohr zwisehen Gasheizeinrichtung und Behälter.The invention relates to a water heater with a container, the upper part of which has a cold water inlet and having a hot water outlet, and a gas heater below the container as well between a flame tube in direct heat transfer to the water in the container Gas heater and container.

In einem derartigen bekannten Warmwasserbereiter (USA.-Patentschrift 2 059 371) neigt das erwärmte Wasser dazu, sich schichtenartig abzusetzen, wobei die höchste Wassertemperatur oben zu finden ist. Wird das Wasser hoher Temperatur oben vom Behälter abgezogen, so wird kaltes Wasser gleichzeitig am Boden zugeführt. Während das kalte Wasser eintritt, fällt die Temperatur im unteren Teil des Behälters erheblich unter die Thermostateinstellung, mit dem Ergebnis, daß der Thermostat die Gasheizeinrichtung betätigt, so daß das Wasser innerhalb des Behälters erwärmt wird. Hat die Temperatur des Wassers die Thermostateinstellung wieder erreicht, so wird die Gasheizeinrichtung abgeschaltet.In such a known water heater (U.S. Pat. No. 2,059,371), the heated tends Water to deposit itself in layers, with the highest water temperature being found at the top is. If the high temperature water is drawn from the top of the container, then cold water becomes at the same time fed at the bottom. As the cold water enters, the temperature in the lower part of the container drops well below the thermostat setting, with the result that the thermostat is the gas heater operated so that the water inside the container is heated. Has the temperature of the When the water reaches the thermostat setting again, the gas heating device is switched off.

Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn intermittierend nacheinander über relativ kurze Zeiträume Warmwasser entnommen wird, bei jeder Entnahme ein ausreichendes Kaitwasservoliimen in den Behälter eintritt und die Gasheizeinrichtung betätigt. Das erwärmte Wasser im oberen Teil des Behälters wird dabei weiter durch die Verbrennungsgase erwärmt, die das Flammrohr durchströmen, so daß in einigen Fällen das Wasser im oberen Teil des Behälters um 16 bis 22° C über die Thermostateinstellung erwärmt wird. Wird dieses übermäßig erwärmte Wasser aus dem Behälter entnommen, so besteht die Gefahr, daß der Benutzer sich verbrennt oder verbrüht.It has been found that when intermittent, one after the other for relatively short periods of time Hot water is withdrawn, with each withdrawal a sufficient volume of Kaitwasservoliimen in the container enters and actuates the gas heater. The heated water in the upper part of the container is thereby further heated by the combustion gases flowing through the flame tube, so in some cases the water in the upper part of the tank is heated by 16 to 22 ° C via the thermostat setting will. If this excessively heated water is removed from the container, there is a risk that the user will be burned or scalded.

Außerdem weist der Warmwasserbereiter in der Regel ein Druck- und Temperaturentlastungsventil auf. Das übermäßig erwärmte Wasser im oberen Teil des Behälters kann die Einstellung des Entlastungsventils überschreiten, wodurch erwärmtes Wasser vom oberen Ende des Behälters abgegeben und die Übertemperatur gemindert wird. Diese Minderung des Wassers von hoher Temperatur bedeutet nicht nur einen Verlust an warmem Wasser, sondern kann auch als Slörfaktor angesehen werden, wenn das Entlastungsventil nicht an einen Ablauf über ein Rohr angeschlossen ist.In addition, the water heater usually has a pressure and temperature relief valve on. The overheated water in the top of the tank can exceed the setting of the relief valve, causing heated water dispensed from the top of the container and the excess temperature is reduced. This reduction of high temperature water means not only a loss of warm water, but can can also be viewed as a problem if the relief valve is not connected to a drain via a pipe connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Überhitzungen des Wassers im oberen Teil des Behälters vermieden werden.The invention is based on the object of the water heater of the type mentioned so train that overheating of the water in the upper part of the container can be avoided.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im oberen Teil des Flammrohres eine als Isolierung gegen den Behälter wirkende, röhrenförmige Büchse unter Radialabstand eingesetzt ist und der dazwischen gebildete Ringraum am oberen Ende durch die Verbindung von Büchse und Flammrohr geschlossen ist Der Ringraum wird also nicht von djn Verbrennungsgasen der Gasheizeinrichtung durchströmt und stellt somit eine Isolierung dar, die einen übermäßigen Wärmeaustausch zwischen dem oberen Ende des Flammrohres und dem im oberen Bereich des Behälters befindlichen Wasser verhindert. Auf diese Weise können Überhitzungen des Wassers im oberen Bereich des Behälters wirkungsvoll vermieden werden, und zwar selbst dann, wenn kurz aufeinanderfolgende, intermittierende Entnahmen vorgenommen werden. Es besteht also nicht mehr die Möglichkeil, daß sich der Benutzer verbrennt oder verbrüht. Auch entfällt die unnötige Abgabe von Wasser hoher Temperatur durch das Druck- und Temperaturentlastungsventil.This object is achieved according to the invention in that in the upper part of the flame tube a as Insulation against the container acting, tubular bushing is inserted at a radial distance and the annular space formed in between at the upper end by the connection of the liner and flame tube The annulus is not closed by the combustion gases from the gas heating device flows through and thus represents an insulation that prevents excessive heat exchange between the prevents the upper end of the flame tube and the water located in the upper area of the container. This way, overheating of the water in the top of the tank can be effective can be avoided, even if there are intermittent withdrawals in quick succession be made. There is no longer any possibility of the user getting burned or scalded. The unnecessary release of high temperature water is also eliminated Pressure and temperature relief valve.

Zur Erzielung einer einfachen und zweckmäßigen Konstruktion ist es vorteilhaft, daß das Flammrohr zentral den Behälter durchsetzt und durch eine Öffnung im Behälteroberteil vorsteht.To achieve a simple and practical construction, it is advantageous that the flame tube centrally penetrates the container and protrudes through an opening in the upper part of the container.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist innerhalb des Flammrohres ein Umlenkblech angeordnet. Derartige Umlenkbleche sind an sich bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 696 112) und dienen dazu, die Gasströmung innerhalb des Flammrohres so zu lenken, daß der Wärmeaustausch mit dem Wasser gefördert wird.According to a further embodiment of the invention, a baffle is arranged within the flame tube. Such baffles are known per se (German utility model 1 696 112) and serve to direct the gas flow within the flame tube so that the heat exchange with the water is promoted.

Zweckmäßig weist das untere Ende des Umlenkbleches eine die Turbulenz der Verbrennungsgase steigende wendeiförmige Ausbildung auf. Die Turbulenz wird also lediglich im unteren Bereich des Flammrohres erhöht, um eine auf diesen Bereich beschränkte Verbesserung des Wärmeaustausches zu erzielen.The lower end of the baffle expediently has the turbulence of the combustion gases increasing helical training. The turbulence is therefore only in the lower area of the Flame tube increased in order to improve the heat exchange limited to this area achieve.

Vorzugsweise ist das obere Ende des Umlenkbleches innerhalb der Büchse gerade ausgebildet. Im Bereich der Büchse wird also die Turbulenz der Gas-Preferably, the upper end of the baffle inside the sleeve is straight. In the area the liner is therefore the turbulence of the gas

strömung innerhalb des Flammrohres wieder vermindert, so daß sich hier zusatzlich zu der Isolierwirkung der Büchse und des Ringraurns eine weitere Verminderung des Wärmeübergangs ergibt.flow within the flame tube is reduced again, so that here in addition to the insulating effect the sleeve and the annular space results in a further reduction in the heat transfer.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist S das obere Ende des Umlenkbleches an der Büchse befestigt, und beide sind als bauliche Einheit in das Flammrohr ein- bzw. ausbaubar ausgebildet. Auf diese Weise werden Wartung und Reparatur des Warmwasserbereiters erleichtert, und es wird außerdem die Möglichkeit geschaffen, den Warmwasserbereiter in bestimmten Fällen wahlweise ohne Isolierung des oberen Flammrohrbereiches zu betreiben.According to a further embodiment of the invention, S is the upper end of the baffle on the sleeve attached, and both are designed as a structural unit in the flame tube or removable. on this way, maintenance and repair of the water heater are made easier, and it becomes easier as well created the possibility of the water heater in certain cases optionally without insulation of the upper flame tube area.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels nachstehend beschrieben. Es zeigt The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment. It shows

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen üblichen gasbeheizten Warmwasserbereiter,Fig. 1 is a vertical section through a conventional one gas heated water heater,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,F i g. 2 shows a cross section along the line 2-2 in FIG. 1,

F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.F i g. 3 is a cross section taken along line 3-3 in FIG. 1.

Die Zeichnungen zeigen einen üblichen gasbeheizten Warmwasserbereiter mit einem Behälter 1, der sich innerhalb eines Außenmantels 2 befindet; eine Lage aus wärmeisolierendem Material 3 ist innerhalb des Raumes zwischen dem Behälter 1 und dem Außenmantel 2 angeordnet. Der Behälter J besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel 4, wobei das obere Ende des Mantels durch einen oberen Kesselboden 5 und das untere Ende des Mantels durch einen im wesentlichen konvexen unteren Kesselboden 6 abgeschlossen ist. Vom unteren Kesselboden 6 nach unten steht eine im wesentlichen zylindrische Schürze 7 ab, die eine Brennkammer 8 bildet, und das untere Ende der Brennkammer wird durch eine auf Füßen 10 getragene Grundplatte 9 abgeschlossen. The drawings show a conventional gas-heated water heater with a container 1, the is located within an outer jacket 2; a layer of heat insulating material 3 is inside of the space between the container 1 and the outer shell 2. The container J consists from a substantially cylindrical shell 4, the upper end of the shell by an upper Kettle bottom 5 and the lower end of the shell by a substantially convex lower kettle bottom 6 is complete. From the lower boiler bottom 6 down there is a substantially cylindrical one Apron 7, which forms a combustion chamber 8, and the lower end of the combustion chamber is through a base plate 9 carried on feet 10 completed.

Das im Behälter 1 enthaltene Wasser wird durch einen üblichen Gasbrenner 11 erwärmt, der innerhalb der Brennkammer 8 angeordnet ist. Der Brennstoff wird dem Gasbrenner 11 durch eine Gasleitung 12 zugeführt, die Strömung des Gases wird durch ein solenoidbetätigtes Gasventil 13 gesteuert. Ein Thermostat 14 ist im unteren Teil des Behälters 1 angeordnet und spricht auf die Temperatur des darin befindlichen Wassers an. Der Thermostat 14 ist mit dem Gasventil 13 verbunden und dient dazu, die Strömung zum Gasbrenner 11 abhängig vom Wärmebedarf zu modulieren oder die Gasströmung abhängig vom Wärmebedarf ein- oder auszuschalten, je nachdem, welche Bauart für den Heizkessel benutzt wird.The water contained in the container 1 is heated by a conventional gas burner 11, the inside the combustion chamber 8 is arranged. The fuel is supplied to the gas burner 11 through a gas line 12 is supplied, the flow of gas is controlled by a solenoid operated gas valve 13. A thermostat 14 is arranged in the lower part of the container 1 and responds to the temperature of the inside Water. The thermostat 14 is connected to the gas valve 13 and serves to control the flow to modulate the gas burner 11 depending on the heat demand or the gas flow depending switch on or off the heat demand, depending on which type of boiler is used.

Die Verbrennungsgase werden nach oben durch ein als »Kamin« wirkendes Flammrohr 15 geleitet, das zentral zum Behälter 1 angeordnet und innerhalb von öffnungen im oberen Kesselboden 5 und im unteren Kesselboden 6 angeordnet ist.The combustion gases are directed upwards through a flame tube 15 that acts as a "chimney", which is arranged centrally to the container 1 and within openings in the upper boiler base 5 and in the lower one Boiler bottom 6 is arranged.

Erwärmtes Wasser im oberen Endteil des Behälters wird durch eine Auslaßleitung 16 ausgelassen, die in eine Muffe 17 eingeschraubt ist, welche in eine öffnung im oberen Kesselboden 5 eingeschweißt ist. Um kaltes Wasser dem Behälter zuzuführen, ist eine Einlaßleitung 18 in eine Muffe 19 im oberen Kesselboden 5 eingeschraubt, und ein Tauchrohr 20 steht mit der Einlaßleitung 18 in Verbindung und erstreckt sich nach unten bis kurz oberhalb des unteren Kesselbodens 6.Heated water in the upper end part of the container is discharged through an outlet pipe 16 which is shown in a sleeve 17 is screwed in, which is welded into an opening in the upper boiler bottom 5. Around To supply cold water to the tank is an inlet line 18 into a socket 19 in the upper kettle bottom 5 screwed in, and a dip tube 20 is in communication with the inlet pipe 18 and extends down to just above the lower boiler bottom 6.

Das erwärmte Wasser im Behälter 1 neigt dazu, sich schichtenartig abzusetzen, wobei das Wasser im oberen Endteil des Behalters sich auf der höchsten Temperatur befindet. Wird das erwärmte Wasser durch die Auslaßleitung 16 abgezogen, so wird ein entsprechendes Volumen kalten Wassers dem Behälter durch das Tauchrohr 20 zugeführt und, wenn die Temperatur im unteren Endteil des Behälters bis unter die Einstellung des Thermostaten 14 fällt, öffnet das Gasventil 13 und läßt Brennstoff in den Gasbrenner 11 ein. Im Brennerbetrieb werden die Verbrennungsgase nach oben im Flammrohr 15 geführt und erwärmen das Wasser innerhalb des Behälters. Um eine übermäßige Erwärmung des Wassers im oberen Endteil zu verhindern, ist eine Büchse 21 innerhalb des oberen Teiles des Flammrohres 15 angeordnet, und das obere Ende der Büchse 21 ist mit einem Flansch 22 versehen, der am oberen Ende des Flammrohres befestigt ist. Die Büchse 21 ist mit Abstand zur Innenwand des Flammrohrs 15 angeordnet und bildet einen Ringraum 23 zwischen den beiden Rohren. Während der Ringraum 23 am oberen Ende auf Grund der Verbindung zwischen Büchse 21 und Flammrohr 15 verschlossen ist, entsteht keine merkliche Gasströmung innerhalb des Ringraumes, so daß er als Wärmeisolierung zwischen den Flammrohrgasen und dem Wasser im oberen Endteil des Behälters 1 dient.The heated water in the container 1 tends to be deposited in layers, with the water in the upper end part of the container is at the highest temperature. Will the heated water withdrawn through the outlet line 16, a corresponding volume of cold water is added to the container fed through the dip tube 20 and when the temperature in the lower end part of the container down to below the setting of the thermostat 14 falls, the gas valve 13 opens and lets fuel into the gas burner 11 a. When the burner is in operation, the combustion gases are guided upward in the flame tube 15 and heat the water inside the container. To avoid excessive heating of the water in the upper To prevent end part, a sleeve 21 is arranged within the upper part of the flame tube 15, and the upper end of the sleeve 21 is provided with a flange 22 which is attached to the upper end of the Flame tube is attached. The sleeve 21 is arranged at a distance from the inner wall of the flame tube 15 and forms an annular space 23 between the two tubes. While the annular space 23 at the upper end is closed due to the connection between sleeve 21 and flame tube 15, there is no noticeable Gas flow within the annulus so that it acts as thermal insulation between the flame tube gases and the water in the upper end part of the container 1 is used.

Die Büchse 21 kann aus irgendeinem Material geformt sein, das beständig gegen die auftretenden Temperaturen ist, und besteht beispielsweise aus Asbest, Keramikmaterialien, Metall od. dgl.The sleeve 21 can be formed from any material that is resistant to the occurring Temperatures, and consists for example of asbestos, ceramic materials, metal or the like.

Zusätzlich zur Büchse 21 ist ein Umlenkblech 24 innerhalb des Flammrohres 15 angeordnet. Das obere Ende 25 des Umlenkbleches ist am oberen Ende der Büchse 19 befestigt, so daß Büchse und Umlenkblech als eine bauliche Einheit eingeführt und von dem Flammrohr 15 abgezogen werden können. Wie in F i g. 1 dargestellt, ist das obere Ende 25 des Umlenkbleches innerhalb der Büchse 21 im wesentlichen flach und gerade, während das untere Ende 26 des Umlenkbleches, das unterhalb der Büchse 21 angeordnet ist, eine wendeiförmige Ausbildung besitzt. Während die Verbrennungsgase innerhalb des Flammrohres 15 nach oben strömen, versucht das wendeiförmige untere Ende 26 des Umlenkbleches eine turbulente Gasströmung hervorzurufen, wodurch der Wärmeübergang zwischen den Verbrennungsgasen und dem Wasser im unteren Endteil des Behälters 1 gesteigert wird. Das obere gerade Ende 25 des Umlenkbleches 24 setzt jedoch die Turbulenz des Gases herab, wobei der Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen auf die Büchse 21 sowie auf das Wasser im oberen Teil des Behälters vermindert wird. Das Umlenkblech 24 wirkt so mit der Büchse 21 zusammen und steigert den Wärmeübergang auf das Wasser im unteren Teil des Behälters, während der Wärmeübergang auf das Wasser im oberen Teil des Behälters vermindert wird.In addition to the sleeve 21, a baffle 24 is arranged inside the flame tube 15. The upper end 25 of the baffle is attached to the upper end of the sleeve 19 so that sleeve and The baffle can be introduced as a structural unit and removed from the flame tube 15. As in Fig. 1, the upper end 25 of the baffle is within the sleeve 21 substantially flat and straight, while the lower end 26 of the baffle, which is arranged below the sleeve 21 is, has a helical training. While the combustion gases within the Flame tube 15 flow upwards, tries the helical lower end 26 of the baffle cause a turbulent gas flow, whereby the heat transfer between the combustion gases and the water in the lower end part of the container 1 is increased. The top straight end 25 of the However, baffle plate 24 reduces the turbulence of the gas, with the heat transfer from the Combustion gases on the can 21 as well as on the water in the upper part of the container is reduced. The baffle 24 cooperates with the sleeve 21 and increases the heat transfer to the Water in the lower part of the tank, while the heat transfer to the water in the upper part of the Container is reduced.

Durch diese Konstruktion wird das Wasser im oberen Endteil des Behälters nicht überhitzt, selbst wenn kurze intermittierende Entnahmen vorgenommen werden. Indem so die Neigung zum Überhitzen vermindert wird, wird die potentielle Gefahr eines Verbrühens und Verbrennens durch den Benutzer herabgesetzt. Darüber hinaus wird, da das Wasser im oberen Endteil des Behälters nicht übermäßig erwärmt wird, die überflüssige Entlastungsabgabe von Wasser hoher Temperatur durch das Druck- und Temperaturentlastunesventil vermiedenWith this construction, the water in the upper end part of the container will not be overheated, even if short intermittent withdrawals are made. By reducing the tendency to overheat the potential risk of scalding and burning by the user is reduced. In addition, since the water in the upper end part of the container is not excessively heated becomes, the superfluous discharge of high temperature water through the pressure and temperature relief valve avoided

Während erfindungsgemäß eine Büchse 21 im oberen Endteil des Flammrohres 15 eingesetzt ist, um eine wärmeisolierende Trennung hierzwischen zu schaffen, so können auch andere Isoliermittel am oberen Ende des Flammrohres vorgesehen sein. So kann beispielsweise ein gegen hohe Temperaturen isolierendes Material, das sich nicht versetzt ode schlechtert, wenn es hohen Temperaturen des sers oder der Abgase ausgesetzt ist, als Überzuj weder auf die Innen- oder Außenfläche des ο Endes des Flammrohres oder auf beide Flächei gebracht sein.While according to the invention a sleeve 21 is used in the upper end portion of the flame tube 15 to To create a heat-insulating separation between them, other insulating means can also be used on the be provided at the top of the flame tube. For example, it can be used against high temperatures insulating material that does not move or deteriorate when exposed to high temperatures sers or the exhaust gases, as Überzuj neither on the inner or outer surface of the ο Be brought to the end of the flame tube or both Flächei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Warmwasserbereiter mit einem Behälter, dessen Oberteil einen Kaltwassereinlaß und einen Heißwasserauslaß aufweist, und einer Gasheizeinrichtung unterhalb des Behälters sowie einem sich in direktem Wärmeübergang zum Wasser des Behälters befindlichen Flammrohr zwischen Gasheizeinrichtung und Behälter, dadurch ge-io kennzeichnet, daß im oberen Teil des Flammrohres (IS) eine als Isolierung gegen den Behälter (1) wirkende, röhrenförmige Büchse (21) unter Radialabstand eingesetzt ist und der dazwischen gebildete Ringraum (23) am oberen Ende durch die Verbindung von Büchse (21) und Flammrohr (IS) geschlossen ist.1. Water heater with a container, the top of which has a cold water inlet and a Has hot water outlet, and a gas heater below the container and a itself Flame tube located in direct heat transfer to the water in the container between the gas heating device and container, characterized in that in the upper part of the Flame tube (IS) a tubular sleeve (21) acting as insulation against the container (1) is inserted at a radial distance and the annular space (23) formed between them at the upper end is closed by the connection between the sleeve (21) and the flame tube (IS). 2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (IS) zentral den Behälter (1) durchsetzt und durch eine Öffnung im Behälteroberteil vorsteht.2. Water heater according to claim 1, characterized in that the flame tube (IS) centrally penetrates the container (1) and protrudes through an opening in the upper part of the container. 3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Flammrohres (15) ein Umlenkblech (24) angeordnet ist.3. Water heater according to claim 1, characterized in that within the flame tube (15) a baffle (24) is arranged. 4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dalJ das untere Ende (26) des Umlenkbleches (24) eine die Turbulenz der Verbrennungsgase steigernde wendeiförmige Ausbildung aufweist.4. Water heater according to claim 3, characterized in that the lower end (26) of the baffle plate (24) has a helical design that increases the turbulence of the combustion gases having. 5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (25) des Umlenkbleches (24) innerhalb der Büchse (21) gerade ausgebildet ist.5. Water heater according to claim 4, characterized characterized in that the upper end (25) of the baffle (24) within the sleeve (21) is straight. 6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (25) des Umlenkbleches (24) an der Büchse (21) befestigt ist und beide als bauliche Einheit in das Flammrohr (15) ein- bzw. ausbaubar ausgebildet sind.6. Water heater according to claim 5, characterized in that the upper end (25) of the baffle plate (24) is attached to the bushing (21) and both as a structural unit in the Flame tube (15) are designed to be built-in or removable. 4040