DE102004005048A1

DE102004005048A1 - Heizgerät

Info

Publication number: DE102004005048A1
Application number: DE102004005048A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schleiter; Uwe Engel
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-09-01
Also published as: ATE368833T1; PL1562006T3; DK1562006T3; DE502004004502D1; EP1562006B1; ES2291803T3; SI1562006T1; EP1562006A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, umfassend einen schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher (1), eine zylindrische Brennkammer (2), die axial von einem vorderen (3) und einem hinteren Deckelelement (4) und radial vom Wärmetauscher (1) begrenzt ist, wobei ein Brenner (5) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe an einem der beiden Deckelelemente (3, 4) angeordnet ist, und ein Gehäuse (6), das aus einem Mantelteil (7) und den Deckelelementen (3, 4) gebildet ist und den Wärmetauscher (1) unter Ausbildung eines Abgaskanals (8) umschließt. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher (1) an seinen beiden Enden (9, 10) axial orientiert ausgerichtete Anschlussstutzen (11, 12) aufweist und dass an den Deckelelementen (3, 4) an die Anschlussstutzen (11, 12) formangepasst ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen (13, 14) vorgesehen sind, wobei die Deckelelemente (3, 4) vorzugsweise axial in das Mantelteil (7) einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Heizgerät der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 100 26 549 C1 oder der DE 101 14 490 C1 bekannt. Dieses Heizgerät besteht aus einem schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher, in Fachkreisen Inox-Radial-Heizfläche genannt. Ferner weist das Heizgerät eine zylindrische Brennkammer auf, die axial von einem vorderen und einem hinteren Deckelelement (sogenannte Front- und Rückplatine) und radial vom Wärmetauscher begrenzt ist. An einem der beiden Platinen ist darüber hinaus ein Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe (Öl oder Gas) angeordnet. Schließlich umfasst ein Gehäuse, das aus einem Mantelteil, sogenannter Abgasmantel, und den beiden Platinen gebildet ist, den Wärmetauscher unter Ausbildung eines Abgaskanals.

Die Einbindung des Wärmetauschers erfolgt bei diesem Heizgerät durch Verschweißen mit den stirnseitigen Platinen, in die zum Ausgleich der Steigung der Wendel eine entsprechende Vertiefung eingepresst wird. Der offene Strömungsquerschitt des Wärmetauschers endet somit jeweils an den Platinen. Um einen geschlossenen Kreislauf für das den Wärmetauscher durchströmende Heizwasser zu bilden, sind beidseitig (front- und rückseitig) zwei weitere Platinen erforderlich, an die dann jeweils ein Anschlußstutzen zur Verbindung mit dem hausseitigen Heizkreis angeschweißt ist. Weitere Einzelheiten sind weiter unten anhand einer zeichnerischen Darstellung dieses Standes der Technik erläutert.

Dieses Heizgerät hat sich hinsichtlich seiner Funktion und Betriebssicherheit an sich bestens bewährt und auch auf dem Markt etabliert. Insbesondere fertigungstechnisch bestehen aber folgende Nachteile:
Die Platinen sind relativ kostenintensiv, da zumindest für die jeweils innere aus Korrosionsgründen ein hochwertiger Edelstahl verwendet werden muss. Darüber hinaus ist der Materialverschnitt recht hoch, da die angenähert runden Platinen aus eckigem Vormaterial ausgestanzt werden. Bei den beiden brennerseitigen Deckelelementen kommt noch der Verschnitt für die Brenneröffnung hinzu. Schließlich ist beim Verschweißen zum Einspannen der brennerseitigen Doppelplatine ein recht großer Einspannbereich erforderlich. Die nach außen ragenden Spannbereiche verursachen dabei eine recht große Distanz zwischen Wendel und äußerem Abgasmantel, die den Gesamtdurchmesser des Heizgerätes vergrößert, was der angestrebten Kompaktheit widerspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Heizgerätes der eingangs genannten Art auf möglichst, einfache Weise zu beseitigen, und zwar insbesondere unter dem Aspekt, dabei die Montage zu erleichtern und das Heizgerät noch kompakter und kostengünstiger auszubilden.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizgerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Wärmetauscher an seinen beiden Enden axial orientiert ausgerichtete Anschlußstutzen aufweist und dass an den Deckelelementen an die Anschlußstutzen formangepaßt ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen vorgesehen sind, wobei die Deckelelemente vorzugsweise axial in das Mantelteil einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind.

Mit anderen Worten wird also vorgeschlagen, an den Wendelenden des Wärmetauschers jeweils stirnseitig einen Anschlußstutzen anzubringen (vorzugsweise anzuschweißen). Diese Zwischenbaugruppe stellt dann den kompletten hydraulischen Druckkörper dar. Auf die axialen Stirnseiten des Wärmetauschers werden die Platinen, die vorzugsweise aus Aluminumdruckgus hergestellt sind, aufgeschoben, wobei auch hier die Platinenoberfläche vorzugsweise an die Wendelsteigung angepasst ausgebildet ist, um einen Abgasstrom zwischen Wendel und Platine zu verhindern. Vorzugsweise über ein Dichtelement (zum Beispiel O-Ring) erfolgt die abgasseitige Abdichtung zwischen den Anschlussstutzen und den Deckelelementen. Ein weiteres Dichtelement ist ferner vorzugsweise jeweils zwischen der Platine und dem äußeren Abgasmantel (Mantelteil) vorgesehen. Das Mantelteil besteht aus einem annähernd zylindrischen Mantel, dessen Stirnseiten nach dem Einsetzen des Wärmetauschers und der Platinen vorzugsweise nach innen gebördelt werden, so dass diese Bauteile fixiert sind. Am Abgasmantel ist vorzugsweise eine obere Öffnung für den Abgasaustritt und eine untere für den Kondensatablauf vorgesehen. An der Frontplatine sind darüber hinaus vorzugsweise die Haltepunkte für den Brenner sowie die Schnittstelle zur Brennerdichtung intergriert. Schließlich sind an der Rückplatine die Aufhängepunkte für das gesamte Heizgerät sowie ein sogenannter Befestigungsdom für eine Brennraumdämmung angeordnet.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Heizgerät einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Ansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
1 in perspektivischer Ansicht das erfindungsgemäße Heizgerät bei demontiertem Brenner;
2 im Schnitt das Heizgerätes gemäß 1 mit beiden Deckelelementen und montiertem Brenner;
3 in Vorderansicht das brennerseitige Deckelelement;
4 in Vorderansicht das brennerabgewandte Deckelelement;
5, 6 in perspektivischer Ansicht der Wärmetauscher ohne und mit Anschlußstutzen;
7 ein Heizgerät gemäß dem bekannten Stand der Technik;
8 in Vorderansicht das erfindungsgemäß Heizgerät mit vier Zugankern; und
9 in perspektivischer Ansicht das Heizgerät gemäß 8.
In 7 ist zunächst ein nach dem Stand der Technik bekanntes Heizgerät dargestellt (siehe hierzu auch die jedenfalls ähnliche DE 101 14 490 C1 ). Dieses Heizgerät umfasst – wie auch das erfindungsgemäße – einen schraubenförmig gewendelten, aus Korrosionsgründen aus Edelstahl gebildeten Wärmetauscher 1, der kühlwasserseitig einen etwa rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist und bei dem zwischen den sich ergebenden Wendeln des Wärmetauschers 1 Abgasströmungsspalte 25 vorgesehen sind. Ferner ist eine zylindrische Brennkammer 2 vorgesehen, die axial von einem vorderen 3 und einem hinteren Deckelelement 4 und radial vom Wärmetauscher 1 begrenzt ist, wobei ein Brenner 5 für flüssige oder gasförmige Brennstoffe an einem der beiden Deckelelemente 3, 4 (hier Deckelelement 3) angeordnet ist. Darüber hinaus weist sowohl das erfindungsgemäße Heizgerät (siehe 1 bis 6 und 8 und 9) als auch das Gerät gemäß 7 ein Gehäuse 6 auf, das aus einem Mantelteil 7 und den Deckelelementen 3, 4 gebildet ist und den Wärmetauscher 1 unter Ausbildung eines Abgaskanals 8 umschließt.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Heizgerät ist nun, dass der Wärmetauscher 1 an seinen beiden Enden 9, 10 axial orientiert ausgerichtete Anschlußstutzen 11, 12 aufweist und dass an den Deckelelementen 3, 4 an die Anschlußstutzen 11, 12 formangepaßt ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen 13, 14 vorgesehen sind, wobei die Deckelelemente 3, 4 vorzugsweise axial in das Mantelteil 7 ein schieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind.
Wie insbesondere aus 5 und 6 ersichtlich, wird der Wärmetauscher 1 also zunächst als Wendel hergestellt. An seinen beiden Enden 9, 10 werden vorzugsweise etwa kreisrunde Löcher eingebracht und der offene, vorzugsweise rechteckige Durchströmungsquerschnitt wird, wie in 6 dargestellt, mit einem Deckelelement verschlossen. In die kreisrunden Löcher werden die erwähnten, vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten und wie der Wärmetauscher 1 ebenfalls aus Edelstahl gebildeten Anschlußstutzen 11, 12 eingesetzt und angeschweißt.
Dieser als vollständiger hydraulischer Druckkörper ausgebildete Wärmetauscher 1 wird dann in einem nächsten Montageschritt unter Ausbildung des oben erwähnten Abgaskanals 8 in den Mantelteil 7 eingeschoben. Zur Fixierung des Wärmetauschers 1 werden ferner front- und rückseitig die oben bereits erwähnten Deckelelemente 3, 4 mit in das Mantelteil 7 miteingeschoben, wobei sowohl das Mantelteil 7 als auch die Deckelelemente 3, 4 vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Um einen gasdichten Abschluss der Deckelelemente 3, 4 zum Mantelteil 7 zu gewährleisten, ist vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen diesen beiden Bauteilen eine Dichtung 16 – für einen besonders guten Toleranzausgleich vorzugsweise wie angedeutet dargestellt eine Lippen- bzw. Doppellippen-Dichtung – angeordnet ist. Darüber hinaus weist das Mantelteil 7 bei metallischer Ausführung beidseitig umlaufende Kanten 21 auf, die – wie aus den 1, 3 und 4 ersichtlich, nach Montage der Deckelelemente 3, 4 umgebördelt werden.
Die vorzugsweise kreisförmig ausgebildeten Öffnungen 13, 14 an den Deckelelementen 3, 4 weisen ferner einen Durchmesser D_O auf, der geringfügig größer als der Aussendurchmesser (D_A) der rohrförmig ausgebildeten Anschlußstutzen (11, 12) ausgebildet ist, wobei darüber hinaus vorzugsweise zwischen den Anschluß stutzen 11, 12 und den Deckelelementen 3, 4 jeweils eine Dichtung 15, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, mindestens eines der beiden (vorzugsweise beide) Deckelelemente 3, 4 gusstechnisch herzustellen bzw. insbesondere aus Aluminiumdruckguss zu bilden. Diese Herstellungsweise ermöglicht vorallem auf einfache Weise die weitere, bevorzugte Maßgabe, die Deckelelemente 3, 4 wärmetauscherseitig jeweils mit einer an die Wendelsteigung angepaßten Oberflächenform zu versehen, so dass nicht ungewollt Abgas durch den Übergangsbereich zwischen Wärmetauscher 1 und Deckelelement 3, 4 strömt.
Die aufgrund der guten Wärmeübertragung niedrigen Abgastemperaturen eröffnen ferner die insbesondere fertigungstechnisch günstige Möglichkeit, das Mantelteil 7 aus Kunststoff herzustellen. Insbesondere in diesem Fall ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass die Deckelelemente 3, 4, wie in 8 und 9 dargestellt, über Zuganker 26 fest, aber lösbar miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise mindestens drei, vorzugsweise vier Zuganker 26 vorgesehen sind, die außen am Gehäuse 6, das Mantelteil 7 umschließend angeordnet sind.
Unabhängig vom verwendeten Material ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass am Mantelteil 7 ein mit dem Abgaskanal 8 in Verbindung stehender Abgasaustritt 17 angeordnet ist. An diesen Abgasaustritt 17 schließt sich, was in 9 dargestellt ist, ein Abgasrohr an, das vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff bestehen kann. Das Abgas selbst ist im Abgaskanal 8 bereits auf unter 100 °C abgekühlt und somit für einen Kunststoffmantel nicht mehr zu heiß.
Wie beim Heizgerät gemäß 7 weist auch der Mantelteil 7 des erfindungsgemäßen Heizgerätes an der geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatablauf 18 auf. Ferner ist am brennerseitige Deckelelement 3 für den Brenner 5 eine etwa den Innendurchmesser des Wärmetauschers 1 aufweisende Öffnung 19 vorgesehen, in die der auf eine entsprechend groß ausgebildet Bren nerträgerplatte 20 montierte Brenner 5 einsetzbar ist. Schließlich sind erfindungsgemäß am brennerabgewandten Deckelelement wahlweise Befestigungselemente 22 für das Heizgerät und/oder ein Befestigungselement 23 für eine Brennraumdämmung 24 (vorzugsweise gemäß der DE 196 27 961 C2 ) angeordnet.

1: Wärmetauscher
2: Brennkammer
3: vorderes Deckelelement
4: hinteres Deckelelement
5: Brenner
6: Gehäuse
7: Mantelteil
8: Abgaskanal
9: Ende
10: Ende
11: Anschlußstutzen
12: Anschlußstutzen
13: Öffnung
14: Öffnung
15: Dichtung
16: Dichtung
17: Abgasaustritt
18: Kondensatablauf
19: Öffnung
20: Brennerträgerplatte
21: Kante
22: Befestigungselement
23: Befestigungselement
24: Brennraumdämmung
25: Abgasströmungsspalte
26: Zuganker
D_A: Aussendurchmesser Anschlußstutzen
D_O: Durchmesser Öffnung

Claims

Heizgerät, umfassend – einen schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher (1), – eine zylindrische Brennkammer (2), die axial von einem vorderen (3) und einem hinteren Deckelelement (4) und radial vom Wärmetauscher (1) begrenzt ist, wobei ein Brenner (5) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe an einem der beiden Deckelelemente (3, 4) angeordnet ist, – ein Gehäuse (6), das aus einem Mantelteil (7) und den Deckelelementen (3, 4) gebildet ist und den Wärmetauscher (1) unter Ausbildung eines Abgaskanals (8) umschließt, dadurch gekennzeichnet, – dass der Wärmetauscher (1) an seinen beiden Enden (9, 10) axial orientiert ausgerichtete Anschlußstutzen (11, 12) aufweist, und – dass an den Deckelelementen (3, 4) an die Anschlußstutzen (11, 12) formangepaßt ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen (13, 14) vorgesehen sind.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelelemente (3, 4) axial in das Mantelteil (7) einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Deckelelemente (3, 4) gusstechnisch hergestellt, vorzugsweise aus Aluminumdruckguss gebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmig ausgebildeten Öffnungen (13, 14) an den Deckelelementen (3, 4) einen Durchmesser (D_O) aufweisen, der – eine entsprechende Dichtung berücksichtigend – geringfügig größer als der Aussendurchmesser (D_A) der rohrförmig ausgebildeten Anschlußstutzen (11, 12) ausgebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlußstutzen (11, 12) und den Deckelelementen (3, 4) jeweils eine Dichtung (15), vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelelemente (3, 4) wärmetauscherseitig jeweils eine der Wendelsteigung angepaßte Oberflächenform aufweisen.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Deckelelementen (3, 4) und dem Mantelteil (7) jeweils eine Dichtung (16), vorzugsweise eine Lippen-Dichtung, vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelteil (7) aus Kunststoff gebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelelemente (3, 4) über Zuganker (26) fest, aber lösbar miteinander verbunden.
Heizgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, vorzugsweise vier Zuganker (26) vorgesehen sind, die außen am Gehäuse (6), das Mantelteil (7) umschließend angeordnet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Mantelteil (7) ein mit dem Abgaskanal (8) in Verbindung stehender Abgasaustritt (17) vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Abgasaustritt (17) ein aus Kunststoff bestehendes Abgasrohr anschließt.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Mantelteil (7) ein Kondensatablauf (18) vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am brennerseitige Deckelelement für den Brenner (5) eine etwa den Innendurchmesser des Wärmetauschers (1) aufweisende Öffnung (19) vorgesehen ist, in die der auf eine entsprechend groß ausgebildet Brennerträgerplatte (20) montierte Brenner (5) einsetzbar ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelteil (7) beidseitig umlaufende Kanten (21) aufweist, die nach Montage der Deckelelemente (3, 4) umgebördelt werden.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am brennerabgewandten Deckelelement wahlweise Befestigungselemente (22) für das Heizgerät und/oder ein Befesti gungselement (23) für eine Brennraumdämmung (24) vorgesehen sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) kühlwasserseitig einen etwa rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den sich ergebenden Wendeln des Wärmetauschers (1) Abgasströmungsspalte (25) vorgesehen sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Wärmetauscher (1) als auch die Anschlußstutzen (11, 12) aus Edelstahl gebildet sind.