Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel gemäss Anspruch 1.
Bei bekannten derartigen Heizkesseln sind in der Regel im Wesentlichen gerade verlaufende Heizgaszüge vorgesehen. Dadurch ergeben sich häufig Probleme hinsichtlich des Durchströmungswiderstandes für die Heizgase. Meist sind die Heizgaszüge durch separate Bauteile gebildet. Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Heizkessel der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Heizkessel der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Durch die vorgeschlagenen Merkmale ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus des Heizkessels. So sind die Heizgaszüge einfach durch in die Platten des Plattenwärmetauschers eingearbeiteten Sicken gebildet. Dadurch wird auch ein sehr guter Wärmeübergang von den Heizgasen in das die Platten des Plattenwärmetauschers durchströmenden wärmeaufnehmenden Mediums, meist Wasser, sichergestellt.
Dabei ergibt sich durch die winklig zueinander stehenden Sicken der Abgaszüge eine entsprechende Verlängerung der Abgasführung und damit eine entsprechende Verbesserung des Wärmeüberganges.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass durch entsprechende Wahl der Grösse der Unterbrechungen eine Anpassung des Druckverlustes an die jeweiligen Verhältnisse möglich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil eines sehr kompakten Aufbaus.
Die Merkmale des Anspruches 4 ermöglichen eine besonders günstige Führung des Abgasstromes.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1a und Fig. 1b schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Heizkessels,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Platte für einen Plattenwärmetauscher,
Fig. 3a und 3b schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Heizkessels.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.
Der Heizkessel besteht bei der Ausführungsform nach der Fig. 1a und 1b im Wesentlichen aus einem wasserführenden, im Querschnitt im Wesentlichen elliptischen Gehäuse 1, in dem oben eine abgedichtete Brennkammer 2 mit einem Brenner 3 angeordnet ist und aus einem Plattenwärmetauscher 4, der den Wasserraum 5 des Gehäuses 1 durchsetzt und dessen Abgaszüge 6 in eine Abgassammelkammer 7 münden. Die Brennkammer 2 ist dabei im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und ragt von einer schrägen Oberseite 21 des aufrecht stehenden Kessels 22 schräg in diesen hinein. Die Längsachsen 8 und 9 der Brennkammer 2 und des Gehäuses 1 stehen daher in einem Winkel ungleich 90 DEG aufeinan der. An einen mit Abgasaustrittsöffnungen versehenen Boden 10 der Brennkammer 2 schliesst sich eine gleichermassen abgeschrägte Oberseite 11 des Plattenwärmetauschers 4 an.
Der Plattenwärmetauscher 4 ist mit Abgaszügen 6 ausgestattet, die im senkrechten Schnitt des Heizkessels (vgl. Fig. 1a) v-förmig winkelig zueinander stehen, von der Oberseite 11 ausgehend, in eine parallel zur Oberseite 11 angeordnete Unterseite 12 des Plattenwärmetauschers 4 münden. Der Plattenwärmetauscher 4 weist folglich im senkrechten Schnitt Parallelogrammform mit v-förmig ausgebildeten Vertiefungen auf. Die Vertiefungen setzen sich dabei aus winkelig aufeinander stehenden, dem Brenner 3 näheren unteren Sicken 15 und dem Brenner weiter entfernten oberen Sicken 16 in den einzelnen Platten des Wärmetauschers zusammen.
Der Wasserraum 5 ist über einen oberhalb des Plattenwärmetauschers 4 angeordneten Vorlaufanschluss 13 und einen an der tiefsten Stelle des Plattenwärmetauschers 4 unmittelbar benachbart zur abgeschrägten Unterseite 12 desselben angeordneten Rücklaufanschluss 14 hydraulisch in einen Umlauf mit einem Wärmeverbraucher, z.B. einer Radiatorenheizung oder einer Fussbodenheizung, eingebunden. Das Rücklaufwasser durchströmt somit zunächst den Bereich der unteren Sicken 15, die vom Brenner 3 abgekehrt sind, bevor es den Bereich der oberen, dem Brenner 3 näheren Sicken 16 der Heizgaszüge 6 erreicht.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Kesselwasser auf seinem Weg vom Rücklaufanschluss 14 zum an der höchsten Stelle des Wasserraumes 5 angesetzten Vorlaufanschluss 13 im Gegenstrom eine grosse Wärmemenge pro Zeiteinheit aufnimmt, sodass das durch die Heizgaszüge 6 im Wesentlichen winkelig umgelenkt abwärts geführte Abgas vorzugsweise bis unterhalb der Taupunkttemperatur abgekühlt wird. Der sehr effektive und intensive Wärmetauschvorgang gestattet ausserdem eine relativ kleine Dimensionierung des Plattenwärmetauschers 4.
Vorzugsweise stehen die oberen bzw. dem Brenner 3 näheren Sicken 16 und die unteren Sicken 15 rechtwinkelig zueinander, wobei die oberen und die unteren Sicken 16 und 15 zur Längsachse 9 des Gehäuses 1 jeweils um 45 DEG schräg verlaufen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1a sind die unteren, dem Brenner ferneren Sicken 15 zur schrägen Unterseite 12 des Plattenwärmetauschers 4 in ihrer Neigung gleich gerichtet - aber nicht notwendig parallel - orientiert. Entsprechend einer in Fig. 2 dargestellten modifizierten Variante des Plattenwärmetauschers 4 sind die oberen Sicken 16 im heissen, dem Brenner 3 nahen Eintrittsbereich 23 der Abgase mit Unterbrechungen 17 versehen.
Auf diese Weise werden die in Abgas-Strömungsrichtung zunächst hohen und im Nahebereich der Abgassammelkammer 7 geringeren Druckverluste vergleichmässigt. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 sind die unteren Sicken 15 zur schrägen Unterseite 12 des Plattenwärmetauschers 4 gegensinnig schräg geneigt, treffen also fast senkrecht auf. Beim Eintritt in die Abgaszüge 6 treffen die Abgase zunächst quer auf die zum Teil mit Unterbrechungen 17 versehenen oberen Sicken 16 auf und werden dann im Bereich der unteren Sicken 15 parallel zu diesen zur Abgassammelkammer 7 geführt. Dabei tritt entlang der unteren Sicken 15 ein relativ geringer Druckverlust auf, der mit einer relativ geringen Wärmetauschleistung einhergeht.
Um eine Erhöhung des Druckverlustes im Austrittsbereich 24 der Abgase zu erreichen, kann die winkelige Anordnung der Sicken derart verdreht werden, dass die oberen Sicken 16 einen Winkel < 45 DEG und die unteren Sicken einen Winkel > 45 DEG zur Längsachse 9 des Gehäuses 1 aufweisen. In der Fig. 2 ist ausserdem ein Kondensatabführrohr 18 dargestellt. Dieses ist an der tiefsten Stelle 25 der Brennkammer 2 angeschlossen und dient der Kondensatabführung aus der Brennkammer 2.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der Wärmetauscherplatten 20a und 20b nicht nur an den Boden 10 der Brennkammer 2, sondern auch an deren unterer Seitenfläche 19, angesetzt sind. Jeweils zwei Platten 20a und 20b sind nebeneinander in gleicher Ebene angeordnet (Fig. 3b). Zwischen den Platten 20a und 20b ist vorzugsweise ein Abstand vorgesehen, der den Kondensatablauf 18 aufnimmt. Die oberen und unteren Sicken 16 und 15 verlaufen wiederum winkelig zueinander, wobei die an den Boden 10 der Brennkammer 2 angesetzte Platte 20a im Wesentlichen der in Fig. 1a dargestellten entspricht.
Die an die Seitenfläche 19 der Brennkammer 2 angesetzte Platte 20b ist spiegelsymmetrisch zur Platte 20a mit Symmetrieebene entlang des Kondensatablaufes 18 ausgebildet. Denkbar sind aber auch andere Formen, bei denen insbesondere der Winkel der Oberseite 11 der Platte 20a beziehungsweise der Oberseite 11 min der Platte 20b zur Längsachse 8 der Brennkammer 2 beziehungsweise zur Längsachse 9 des Gehäuses 1 variiert.
Die Ausführungsform gemäss der Fig. 3a und 3b gestattet bei optimaler Platzausnutzung eine sehr lang gestreckte Ellipsen- oder Ovalform des Gehäuses 1. Dadurch ist der Heizkessel insgesamt schmaler und bei engen Raumverhältnissen, Türbreiten usw. leichter transportabel.
The invention relates to a boiler according to claim 1.
In known boilers of this type, essentially straight heating gas trains are provided. This often gives rise to problems with the flow resistance for the heating gases. The heating gas flues are usually formed by separate components. The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a boiler of the type mentioned, which is characterized by a simple structure.
According to the invention this is achieved in a boiler of the type mentioned by the features of claim 1. The proposed features result in the advantage of a very simple construction of the boiler. The heating gas flues are simply formed by beads incorporated into the plates of the plate heat exchanger. This also ensures a very good heat transfer from the heating gases into the heat-absorbing medium, usually water, flowing through the plates of the plate heat exchanger.
The beads of the exhaust flues, which are at an angle to one another, result in a corresponding extension of the exhaust gas duct and thus a corresponding improvement in the heat transfer.
Due to the features of claim 2, there is the advantage that an appropriate choice of the size of the interruptions makes it possible to adapt the pressure drop to the respective conditions.
The features of claim 3 give the advantage of a very compact structure.
The features of claim 4 enable a particularly favorable guidance of the exhaust gas flow.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:
1a and 1b schematically a first embodiment of a boiler according to the invention,
2 shows a further embodiment of a plate for a plate heat exchanger,
3a and 3b schematically a further embodiment of a boiler according to the invention.
The same reference numerals mean the same details in all figures.
In the embodiment according to FIGS. 1a and 1b, the boiler essentially consists of a water-carrying housing 1, which is essentially elliptical in cross section, in which a sealed combustion chamber 2 with a burner 3 is arranged at the top, and a plate heat exchanger 4 which defines the water space 5 passes through the housing 1 and its exhaust ducts 6 open into an exhaust gas collection chamber 7. The combustion chamber 2 is essentially cylindrical and projects obliquely into the upright boiler 22 from an inclined upper side 21 thereof. The longitudinal axes 8 and 9 of the combustion chamber 2 and the housing 1 are therefore at an angle not equal to 90 ° to one another. An equally bevelled upper side 11 of the plate heat exchanger 4 connects to a bottom 10 of the combustion chamber 2 provided with exhaust gas outlet openings.
The plate heat exchanger 4 is equipped with flue gas ducts 6 which, in the vertical section of the boiler (cf. The plate heat exchanger 4 consequently has a parallelogram shape in vertical section with V-shaped recesses. The depressions are composed of angularly standing lower beads 15 closer to the burner 3 and upper beads 16 further away from the burner in the individual plates of the heat exchanger.
The water chamber 5 is hydraulically connected via a flow connection 13 arranged above the plate heat exchanger 4 and a return connection 14 located at the deepest point of the plate heat exchanger 4 directly adjacent to the slanted underside 12 of the same, in a circulation with a heat consumer, e.g. a radiator heater or an underfloor heater. The return water thus first flows through the area of the lower beads 15, which are remote from the burner 3, before it reaches the area of the upper beads 16 of the heating gas flues 6, which are closer to the burner 3.
In this way it is ensured that the boiler water on its way from the return connection 14 to the flow connection 13 located at the highest point of the water space 5 absorbs a large amount of heat per unit time, so that the exhaust gas, which is essentially deflected downward at an angle by the heating gas flues 6, preferably up to is cooled below the dew point temperature. The very effective and intensive heat exchange process also allows a relatively small dimensioning of the plate heat exchanger 4.
The upper beads 16 and the lower beads 15, which are closer to the burner 3, are preferably at right angles to one another, the upper and lower beads 16 and 15 each being inclined at 45 ° to the longitudinal axis 9 of the housing 1.
In the embodiment according to FIG. 1a, the lower beads 15, which are further away from the burner, are oriented with the same inclination towards the inclined underside 12 of the plate heat exchanger 4, but not necessarily parallel. According to a modified variant of the plate heat exchanger 4 shown in FIG. 2, the upper beads 16 are provided with interruptions 17 in the hot inlet area 23 of the exhaust gases near the burner 3.
In this way, the pressure losses which are initially high in the exhaust gas flow direction and lower in the vicinity of the exhaust gas collection chamber 7 are evened out. In the embodiment according to FIG. 2, the lower beads 15 are inclined in opposite directions to the oblique underside 12 of the plate heat exchanger 4, that is to say they meet almost perpendicularly. When entering the exhaust gas flues 6, the exhaust gases initially hit the upper beads 16, which are partially provided with interruptions 17, and are then guided in the area of the lower beads 15 parallel to the exhaust gas collecting chamber 7. A relatively small pressure loss occurs along the lower beads 15, which is associated with a relatively low heat exchange capacity.
In order to increase the pressure loss in the outlet area 24 of the exhaust gases, the angular arrangement of the beads can be rotated such that the upper beads 16 have an angle <45 ° and the lower beads have an angle> 45 ° to the longitudinal axis 9 of the housing 1. 2, a condensate discharge pipe 18 is also shown. This is connected to the deepest point 25 of the combustion chamber 2 and is used to drain the condensate from the combustion chamber 2.
3a and 3b show a further embodiment in which heat exchanger plates 20a and 20b are attached not only to the bottom 10 of the combustion chamber 2 but also to the lower side surface 19 thereof. Two plates 20a and 20b are arranged side by side in the same plane (FIG. 3b). A distance is preferably provided between the plates 20a and 20b, which receives the condensate drain 18. The upper and lower beads 16 and 15 in turn run at an angle to one another, the plate 20a attached to the bottom 10 of the combustion chamber 2 essentially corresponding to that shown in FIG. 1a.
The plate 20b attached to the side surface 19 of the combustion chamber 2 is mirror-symmetrical to the plate 20a with a plane of symmetry along the condensate drain 18. However, other shapes are also conceivable, in which in particular the angle of the top 11 of the plate 20a or the top 11 min of the plate 20b to the longitudinal axis 8 of the combustion chamber 2 or to the longitudinal axis 9 of the housing 1 varies.
The embodiment according to FIGS. 3a and 3b allows a very elongated elliptical or oval shape of the housing 1 with optimal use of space. As a result, the boiler is narrower overall and easier to transport in tight spaces, door widths, etc.