专利名称：气体输入式水加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体输入式水加热器(gas fed water-heater)，尤其涉及在燃烧器周围区域设置热绝缘系统从而避免热损失的气体输入式水加热器。
背景技术：
众所周知的水加热器，通常指“加热器”，可被输入气体或者电力。蓄热型气体输入式水加热器包括一般圆柱形或者平行管的容器，要被加热的气体燃烧器和容纳水的槽被置于其内。燃烧器一般占据容器的下部，与热交换器上部连接，该热交换器横跨所述槽放置，因此加热容纳在该槽内的水。
所述容器一般由双层壁形成，在其封闭的中间区域设置绝缘材料，这对避免热损失来说是必须的，热损失将明显降低水加热器的能量生产量。特别地，在邻近液箱的部分中间区域通常被插入聚合绝缘体，例如聚氨酯泡沫，而在邻近燃烧器位置的部分，使用玻璃棉或者石棉作为绝缘材料。
然而，这种型式的绝缘具有缺点，为了在燃烧器区域确保良好的热密性，有必要使用非常厚的石棉层，因此增加了整个水加热器的累赘或者降低了生产量，其中在该燃烧器区域的温度非常高(能够达到250-300℃)。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种水加热器，该水加热器具有热绝缘系统，该热绝缘系统能够有效避免热损失，相对到目前为止使用的系统来说，没有增加绝缘体的容积。采用在第一权利要求中详述的主要特征和在附属权利要求中详述的其他特征的水加热器可以获得所述目的。
已经指出，通过在至少邻近燃烧器的水加热器的部分中间间隙内设置依照本发明的双层热绝缘系统，能够提高相同水加热器的绝缘性能，因此节省大约10％的功率。
特别地，当基于石棉或玻璃棉的所述内层占据了热绝缘系统的容积的70-80％，其剩余容积被所述真空板占据时，可以获得所述水加热器的最优能量生产量。
对本领域技术人员来说，依照本发明的水加热器的优点和特点将从下面参照附图的详细叙述中变得清楚，其中图1示出依照这个实施例的水加热器的纵向截面图；和图2示出沿图1中的I-I′线的水加热器的横截面图。
具体实施例参照图1，其示出依照本发明的气体输入式水加热器，包括一个已知的圆柱形的双壁容器1，其中燃烧器2置于双壁容器1内，含有要加热的水的槽3被置于其上。燃烧器2上部连接到热交换器4，该热交换器4横跨所述槽3，因此加热容纳在其内的水。双壁限定了中间间隙5，其下部5′邻近燃烧器所占据的区域，而其上部5″邻近槽区域；附图中的双点划线表示两部分5′和5″间的分隔线。
图2表示水加热器在5′部分高度处垂直于其轴线的的横截面。如在图2中示出，在中间间隙的下部区域插入一个热绝缘系统，该热绝缘系统包括至少两个不同的层，即内层6和外层7；其中内层距燃烧器2更近，由石棉或者玻璃棉形成，外层7由至少一种真空热绝缘板形成。
该热绝缘板由塑料构成，不能被置于直接与限定燃烧器的壁接触的地方，该处的温度高于250℃。然而层6具有热绝缘性能，使得与燃烧器接触的一层的相对的该层的表面的温度较低，所以该真空热绝缘板可以经受住该温度。而包围层6的热绝缘板的热绝缘性能高于与热绝缘板厚度相同的玻璃棉或石棉的热绝缘性能。通过将热绝缘板包在层6周围，因此获得了协同效应，即内层保护热绝缘板不受热劣化作用，而热绝缘板在相同厚度下又显著增加了系统的热绝缘性。
所述两层热绝缘系统可甚至表示成中间间隙的部分5″；然而由于在这个区域的温度较低且不需高效率的绝缘，优选(甚至为了经济原因)使用任何已知的热绝缘材料，例如泡沫聚合材料来填充所述部分5″。中间间隙的部分5′和5″间的分隔可仅仅是几何上的，或者通过分隔元件获得。
众所周知，真空热绝缘板由外壳组成，其中填充材料被置于真空条件下。外壳具有阻止(或尽可能减小)环境气体进入热绝缘板内部的作用，以便维持与本申请所要求的绝缘水平相适合的真空水平，该外壳由所谓的“障碍”板制成，具有尽可能低的气体穿透性。填充材料具有在热绝缘板内产生真空时将外壳的相对侧分隔开的主要作用，且必须具有多孔或者不连续的内部结构，所以其中的多孔或者间隙可被排空，以便执行热绝缘任务。
用在依照本发明的水加热器中的真空板包括作为填充材料的惰性物质粉末，其具有低于100纳米的平均颗粒尺寸，优选包括2到20纳米之间的惰性材料粉末。众所周知，这种型式的热绝缘板的热绝缘性能仅仅作为其内部压力的函数变化很小，该内部压力可达几十毫巴，而不损害这些性能。为此，这些热绝缘板的外壳可有利地由塑性材料组成，例如polyolefinic，可能镀以金属的。
依照本发明的优选实施例，惰性材料粉末是优选与矿物纤维如玻璃纤维混合的硅，以便被容易地压制，以形成厚度至几毫米的板，该板可相对容易地弯曲。
用于本发明的二氧化硅可以是例如沉淀二氧化硅，该沉淀二氧化硅例如由德国公司Degussa GmbH.制造。优选使用氧化硅(pyrogenicsilica)，其是通过在适当的腔室内将SiCl4与氧气燃烧获得的一种硅的形式，其例如由美国公司CABOT Corp.以名称Nanogel制造并销售，或者由德国公司Wacker GmbH制造并销售。
本领域技术人员可以对这儿叙述并说明的实施例作出可能的改变和/或添加，而不偏离相同发明的保护范围。
权利要求
1.一种气体输入式水加热器，包括双壁容器(1)，在该双壁容器内设置有燃烧器(2)和要被加热的水的槽(3)，所述双壁限定了包含热绝缘系统的中间间隙(5)，其特征在于，所述热绝缘系统至少在邻近所述燃烧器的所述中间间隙的部分(5′)内包括内层(6)和外层(7)，该内层(6)由石棉或玻璃棉形成，该外层(7)由包括外壳的至少一个真空板形成，该外壳封装平均颗粒尺寸低于100纳米的惰性材料粉末。
2.如权利要求1所述的水加热器，其特征在于，在热绝缘系统中，所述内层(6)的容积百分数占总容积的70-80％。
3.如权利要求1或2所述的水加热器，其特征在于，所述热绝缘系统包括石棉或玻璃棉的内层和至少一个真空板，该真空板仅仅占据邻近燃烧器(2)的中间间隙的部分(5′)。
4.如权利要求3所述的水加热器，其特征在于，邻近所述槽(3)的中间间隙的部分(5″)被用泡沫聚合材料填充。
5.如前述任意一个权利要求所述的水加热器，其特征在于，惰性材料粉末的平均颗粒尺寸在2到20纳米之间。
6.如前述任意一个权利要求所述的水加热器，其特征在于，所述外壳由可能镀金属的塑性材料制成。
7.如前述任意一个权利要求所述的水加热器，其特征在于，惰性材料粉末与矿物纤维混合。
8.如权利要求7所述的水加热器，其特征在于，所述矿物纤维是玻璃纤维。
9.如前述任意一个权利要求所述的水加热器，其特征在于，惰性材料是氧化硅。
全文摘要
本发明涉及一种气体输入式水加热器，包括双壁容器(1)，在该双壁容器(1)内设置燃烧器(2)和要被加热水的槽(3)。至少在所述容器(1)的双壁间的中间间隙(5)邻近所述燃烧器(2)的部分(5′)内设置热绝缘系统，该热绝缘系统包括玻璃棉或者石棉的内层(6)和由至少一个真空板形成的外层(7)，该真空板包括外壳，该外壳内封装平均颗粒尺寸低于100纳米的惰性材料粉末。
文档编号F24H9/00GK1620582SQ03802453
公开日2005年5月25日 申请日期2003年6月4日 优先权日2002年6月7日
发明者保罗·马尼尼, 皮耶拉蒂里奥·迪格雷戈里奥 申请人:工程吸气公司