DE2738495A1

DE2738495A1 - Kombinierte waermetauscher-brenner- einheit, insbesondere fuer wasserboiler

Info

Publication number: DE2738495A1
Application number: DE19772738495
Authority: DE
Inventors: Robert Bernard Evans; Santokh Singh Gataora
Original assignee: British Gas Corp
Current assignee: British Gas Corp
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2363065A1; FR2363065B1; GB1555692A; DE2738495B2

Description

PATENTANWALT ² ~ Friedrich-Ebert-Str.

DIPL-ING. ROLF PüRCKHAUER

Telefon (0271)331970 Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegen

77 022, Kü/st. 27384 9b

British Gas Corporation, 59 Bryanston Street, London W1A 2AZ / England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 35805/76 vom 27. August 1976 beansprucht

Kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit, insbesondere für Wasserboiler

Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit, insbesondere für die Verwendung bei einem Wasserboiler.

Aus sozialen und wirtschaftlichen Gründen geht der heutige Trend dahin, Energie zu sparen. Folglich werden heutzutage errichtete Gebäude in der bestmöglichen Weise isoliert, um Wärmeverluste zu vermeiden. So werden Zentralheizungskessel, die mittlere Leistungen im Bereich zwischen 10 und 15 Kilowatt haben, wenn sie in gut isolierte Häuser eingebaut sind, möglicherweise auf niedrigen Lastfaktoren betrieben. Zur Zeit bekannte Zentralheizungskessel oder -boiler, die auf niedrigen Lastfaktoren arbeiten, leiden an schlechten Abdreheigenschaften, so daß folglich der saisonbedingte Gesamtwirloingsgrad sehr niedrig liegt. Dieser Typ von Boiler leidet deshalb an schlechten Abdreheigenschaften, weil ein Luftspalt zwischen Brenner und Wärmetauscher vorhanden ist, und somit ist die Strahlungswärmeübertragung schlecht, insbesondere dann, wenn die

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Flammenhöhe gering ist, d.h. wenn der Brenner mit gedrosselter Leistung arbeitet.

Es versteht sich, daß zum Bereich der Erfindung auch ein
Boiler gehört, der eine kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit gemäß der Erfindung in sich vereinigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit sowie einen diese in sich
vereinigenden Boiler zu schaffen, durch die bzw. den die oben erwähnten Nachteile überwunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer kombinierten Wärmetauscher-Brenner-Einheit zur Verwendung in
einem Wasserboiler, mit einem Brennerkasten, einem mit diesem verbundenen Flammenstreifen, einer Brennkammer, die mit dem
Flammenstreifen in Verbindung steht, wobei der Streifen sandwichartig zwischen der Kammer und dem Kasten angeordnet ist,
ferner mit einem Wärmetauscher, der einen oder mehrere im
Abstand voneinander angeordnete Wasserwege aufweist, die so
angeordnet sind, daß bei Gebrauch Brenngase aus dem Brenner
zwischen ihnen hindurchgelangen können, wobei erfindungsgemäß die Brennkammer sandwichartig zwischen den Wasserwegen und dem Flammenstreifen angeordnet ist und die Wärmetauscher-Brenner-Einheit eine eingeschlossene Baugruppe bildet.

Vorzugsweise ist die Brennkammer als einstückiger Teil des Wärmetauschers ausgebildet.

Der Brenner-Flammenstreifen weist vorteilhaft gewellte und flache Metallstreifen auf, die abwechselnd und in Längsrichtung über einen Teil der Baugruppe angeordnet sind, um Brenneröffnungen zu bilden.

Alternativ können die Flammenstreifen auch aus perforiertem Metall bzw. Lochblech gebildet werden.

Einem zweiten Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Boiler geschaffen, der die kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit enthält, wobei der Brenner ein Vorgeitisch-Gebläsebrenner ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit, und

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung der kombinierten Wärmetauscher-Brenner-Einheit mit einem Gebläse und einem Gaseinlaß.

Die kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit weist einen Brennerkasten 1, einen Flammenstreifen 2, eine Brennkammer 3 sowie Wasserwege 4 auf.

Der Brenner ist vom Vorgemisch-Gebläsetyp /pre-mix forceddraught type/ und verwendet ein Gebläse 5» um Luft in den Brennerkasten 1 zusammen mit Gas einzudrücken, welches aus einem Gaseinlaß 6 zugeführt und mit der Luftströmung mitgerissen wird. Es wird im Brennerkasten 1 gemischt, bevor das Gemisch unter Druck durch den Flammenstreifen 2 gezwungen wird, der Flammöffnungen bildet.

Es versteht sich, daß auch andere Brennertypen in der Wärmetauscher-Brenner-Einheit verwendet werden können.

Die Wasserwege 4 sind mit Einprägungen 7 in ihren Wänden versehen, die aneinander punktgeschweißt sind. Die Einprägungen halten die Wasserwege 4 auf Abstand voneinander, um Brenngaskanäle 8 zwischen ihnen zu bilden, wobei die Wasserwege durch Befestigungsmittel, z.B. Punktschweißung, an den aneinanderstoßenden Bereichen von zusammenwirkenden Einprägungen miteinander verbunden sind.

Das Gas-Luft-Gemisch wird durch eine entsprechende Zündeinrichtung (nicht dargestellt) oberhalb des Flammenstreifens gezündet, und heiße Verbrenoungsgase werden entlang den Kanälen in eine Kamin-Abzughaube 9 gezwungen und aus einem Stutzen 10 abgeführt. Beim Durchgang der Gase durch die Kanäle 8 findet eine Wärmeübertragung zwischen dem durch die Wasserwege 4 fließenden Wasser und den Gasen statt, so daß auf diese Weise

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das Wasser für die Verwendung durch Verbraucher erhitzt wird. \

Der Wärmeaustauschvorgang zwischen den Verbrennungsprodukten und dem Wasser wird durch eine "Strahlaufprall"-Wirkung unterstützt, die zwischen den Gasen stattfindet, welche an den Einprägungen 7 vorbeigedrückt werden, und durch die Düsenwirkung der Gase, die an den Einprägungen vorbeiströmen, werden die sekundären Grenzschichten der Gase durch eine Schruppoder Reibwirkung gebrochen, und eine bessere Wärmeübertragung findet statt.

Der Hauptwärmeübertragungsvorgang wird durch die Schruppoder Reibwirkung der Hochgeschwindigkeitsgase an den Wasserwegen durchgeführt.

Zur Zeit bekannte Boiler unterliegen den Nachteilen, daß dann, wenn sie auf niedrigen Lastfaktoren, d.h. weniger als 100 %, betrieben werden, der Teillastwirkungsgrad beträchtlich reduziert wird. Der Lastfaktor kann als 100 % für beispielsweise einen 10-Kilowatt-Boiler definiert werden, der 10 Kilowatt bei voller Last erzeugt, wobei 10 Kilowatt konstant durch Belastung an den Radiatoren und durch Wärmeverlust gebraucht werden. Bei Häusern, die nunmehr gebaut werden und die hochgradig isoliert sind, ist der Teillastwirkungsgrad oder sind die Abdrehcharakteristiken wichtig, um saisonbedingte Gesamtbrennstoffverluste zu vermeiden. Eine Teilbelastung eines Boilers verursacht zyklischen oder konstanten "EIN"- und "AUS"-Betrieb.

Die vorliegende kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit hat den Vorteil, daß die Abdrehcharakteristiken eines Boilers, der diese Einheit enthält, sehr gut sind und der Wirkungsgradabfall bei Teillastbedingungen nicht groß ist. Der Grund dafür, daß die neue Wärmetauscher-Brenner-Einheit gute Abdreh- oder Abschalteigenschaften erbringt, liegt darin, daß der Brenner, die Brennkammer und der Wärmetauscher eine integrierte geschlossene Einheit bilden und daß somit die Strahlungsübertragung von den Flammen nur auf die Wasserwege und nicht auf die Außenluft ausgestrahlt wird, wie es zur Zeit bei Boilern mit einer offenen Brenner- und Wärmetauschereinheit der Fall ist.

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Da der Wärmetauscher und die Brenner-Baugruppe eine Einheit bilden und der Brenner mit einem Teil der Wasserwege des Wärmetauschers verbunden ist, wird die Brenner-Baugruppe dadurch ziemlich kühl gehalten, daß die Wärme vom Brenner auf das Wasser übergeleitet wird, und dies führt zu einer Stabilität des Vormischbrenners.

Ein weiterer Vorteil der neuen kombinierten Wärmetauscher-Brenner-Einheit ist darin zu sehen, daß die Brennkammer als ein integrierter Bestandteil des Wärmetauschers ausgebildet ist, so daß folglich keine Isolierung für die Brennkammer benötigt wird, und die Standverluste, d.h. Wärmeverluste dann, wenn der Boiler nicht arbeitet, sind gering.

Ein anderer Vorteil der neuen kombinierten Wärmetauscher-Brenner-Einheit besteht darin, daß infolge der guten Abdreheigenschaften der Kombination, wenn diese in einem Boiler oder Heizkessel verwendet wird, eine Überbemessung des Boilers kein Nachteil ist, und daher brauchen vielleicht nur zwei Größen des Boilers hergestellt zu werden, zum Beispiel eine mit einer Maximalleistung von 15 Kilowatt und einer niedrigen Leistung von 6 Kilowatt für große Häuser und für Etagen einen Boiler mit beispielsweise einer Maximalleistung von 8 Kilowatt und einer Mindestleistung von 4 Kilowatt.

Bei Gebrauch eines Wasserboilers gemäß diesem zweiten Aspekt ist die kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit innerhalb eines entsprechenden Gehäuses (nicht dargestellt) angeordnet, welches die notwendige Zünd- und Steuereinrichtung aufnimmt, die der Brenner-Baugruppe zugeordnet ist.

Außerdem ist noch ein Vorteil darin zu sehen, daß die neue Kombination von Wärmetauscher und Boiler horizontal und nicht, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, vertikal betrieben werden kann. Folglich kann ein Gegenstrom-Vormischbrenner, wie er in der britischen Patentanmeldung 24087/77 beschrieben ist, verwendet werden, der in der Lage ist, eine Flamme in zwei Richtungen abzugeben. Somit können zv/ei kombinierte Wärme-

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tauscher und Brenner, die auf jeweils einer Seite des Brenners angeordnet sind, zwei Wasserheizungsanordnungen im gleichen Boiler bilden, womit eine Verdoppelung des Ausgangs von Heizwasser erzielt wird.

Es ist möglich, die Ausgangsleistung eines Boilers oder Heizkessels gemäß der Erfindung durch Vergrößerung der Breite des Flammenstreifens und der Anzahl und Größe der Wasserwege zu erhöhen.

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Claims

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DIPL.- ING. ROLF PÜRCKHAUER ITS» sto£i 1

Telefon (0271) 331970 Telegramm-Anschrift: Patschub. Siegen

77 022, Kü/st. 2 4. AUG. 197?

British Gas Corporation, London

Patent ansprüche

\\y Kombinierte Wärmetauscher-Brenner-Einheit zur Verwendung in einem Wasserboiler, mit einem Brennerkasten, einem mit diesem in Verbindung stehenden Flammenstreifen, einer mit diesem in Verbindung stehenden Brennkammer, wobei der flammenstreifen sandwichartig zwischen Kammer und Kasten angeordnet ist, mit einem Wärmetauscher, der mindestens zwei voneinander im Abstand angeordnete Wasserwege enthält und bei Gebrauch so angeordnet ist, daß die Verbrennungsgase vom Brenner zwischen ihnen hindurchgelangen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (3) sandwichartig zwischen den Wasserwegen(^) und dem Flammenstreifen (2) angeordnet und ein einstückiger Teil des Wärmetauschers ist und daß der Wärmetauscher und die Brenner-Bauteilgruppe eine eingeschlossene Baugruppe sind.
2. Wärmetauscher-Brenner-Einheit nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner vom Vormisch-Gebläsetyp ist.
3. Wärmetauscher-Brenner-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenstreifen gewellte und flache Metallstreifen aufweist, die abwechselnd und in Längsrichtung entlang der Einheit angeordnet sind, um Brenneröffnungen zu bilden, die so angeordnet sind, daß bei Gebrauch ein Brenngas-Luftgemisch zwischen ihnen strömt.
4. Wärmetauscher-Brenner-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenstreifen (2) aus perforiertem Metall bzw. Lochblech gebildet ist.

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