DE102004023711B3

DE102004023711B3 - Heizgerät

Info

Publication number: DE102004023711B3
Application number: DE200410023711
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schleiter
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät. Dieses umfasst 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) und mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundene Wendelbereiche (27, 28) mit je einem der beiden Anschlussstutzen (11, 12) aufweist, und dass an einem der beiden Deckelelemente (3) an die beiden Anschlussstutzen (11, 12) formangepasst ausgebildete und von diesen abgedichtete durchgriffene Öffnungen vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß 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 Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Wärmetauscher an seinen beiden Enden axial orientiert ausgerichtete Anschlussstutzen und mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundene Wendelbereiche mit je einem der beiden Anschlussstutzen aufweist, und dass an einem der beiden Deckelelemente an die beiden Anschlussstutzen formangepasst ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen vorgesehen sind.

Mit anderen Worten wird also vorgeschlagen, einen mindestens als Doppelwendel ausgebildeten Wärmetauscher vorzusehen, dessen Anschlussstutzen auf einer Seite des Wärmetauschers angeordnet sind, um ledigich bei einem Deckelelement Durchgriffsöffnungen vorsehen zu müssen, was letztlich aufgabengemäß ins besondere bezüglich der erforderlich Verrohrung des Wärmetauschers zu einer erheblichen Vereinfachung führt.

Die Maßgabe im Patentanspruch 1, nämlich dass "mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundene Wendelbereiche" vorzusehen sind, bringt dabei zum Ausdruck, dass je nach Grösse des Heizgerätes auch mehr als zwei Wendelbereiche möglich sind, wobei dann regelmäßig und vorzugsweise aufgrund der gleichseitigen Anordnung der Anschlussstutzen eine geradzahlige Anzahl von Wendelbereiche in Betracht kommt. Bei einer ungradzahligen Anzahl von Wendelbereich wäre, was prinzipiell natürlich auch möglich ist, eine entsprechende Rohrleitung zwischen dem hinteren Ende des Wärmetauschers und dem anschlussseitigen Anschlussstutzen erforderlich.

Das erfindungsgemäße Heizgerät ist besonders vorteilhaft, da insbesondere aufwendige Schweißarbeiten zur Anbindung des Wärmetauschers auf ein Minimum reduziert werden können. Darüber hinaus ermöglicht die einseitige Anordnung der Anschlussstutzen eine sehr einfache Gehäusekonstruktion, die weiter unten noch genauer erläutert wird.

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 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
1 in perspektivischer Ansicht das erfindungsgemäße Heizgerät bei demontiertem Brenner;
2 im Schnitt das Heizgerätes gemäß 1 mit einem Deckelelement und daran montiertem Brenner;
3 in perspektivische Vorderansicht das Gehäuse mit brennerseitigem Deckelelement;
4 in perspektivischer Ansicht das topfförmige Gehäuse von der Rückseite;
5, 6 in perspektivischer Ansicht der Wärmetauscher von vorn und von hinten; und
7 ein Heizgerät gemäß dem bekannten Stand der Technik.
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) 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.
Bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgerätes ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass eines der beiden Deckelelemente 4 ein topfförmiges Gehäuse 6 bildend mit dem Mantelteil 7 verbunden ist. Dieses Gehäuse 6 kann beispielsweise einfach durch Tiefziehen eines ebenen Bleches hergestellt werden.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Heizgerät ist nun, dass der Wärmetauscher 1 an seinen beiden Enden 9, 10 axial orientierte ausgerichtet Anschlussstutzen 11, 12 und mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundene Wendelbereiche 27, 28 mit je einem der beiden Anschlussstutzen 11, 12 aufweist, und dass an einem der beiden Deckelelemente 4 an die beiden Anschluss stutzen 11, 12 formangepasst ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen 13, 14 vorgesehen sind.
Wie insbesondere aus 5 und 6 ersichtlich, besteht der Wärmetauscher 1 aus den beiden Wendelbereichen 27, 28. Bezüglich der genauen Ausbildung dieser beiden Wendeln ist vorteilhaft vorgesehen, dass diese in axialer Richtung jeweils (etwa) gleich tief erstreckt ausgebildet sind. Dabei ist darüber hinaus vorteilhaft vorgesehen, dass die mindestens zwei Wendelbereiche 27, 28 durchmesserunterschiedlich ausgebildet und konzentrisch ineinander angeordnet sind. Diese Maßgabe gewährleistet eine sehr gute Wärmeübertragung vom heißen Abgas auf das den Wärmetauscher durchströmende Heizkreiswasser. Dabei ist vorzugsweise zur hydraulischen Verbindung zwischen den Wendelbereichen 27, 28 ein Verbindungsrohr 26 (bzw. Verbindungskanal) angeordnet. Das Heizkreiswasser strömt also vorzugsweise über den Anschlussstutzen 12 (sogenannter Rücklauf) in den äußeren Wendelbereich 27, über das Verbindungsrohr 26 in den Wendelbereich 28 und von dort über den Anschlussstutzen 11 (sogenannter Vorlauf) in den nicht dargestellten Heizkreis zurück.
Zur Herstellung des Wärmetauschers 1 werden an den Enden 9, 10 der beiden Wendelbereiche 27, 28 vorzugsweise etwa kreisrunde Löcher eingebracht und der offene, vorzugsweise rechteckige Durchströmungsquerschnitt wird, wie in 5 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. Wie erwähnt, ist dieser Mantelteil 7 in Kombination mit dem Deckelelement 4 vorzugsweise topfförmig ausgebildet.
Nach einer alternativen, nicht dargestellt Ausführungsform ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass die mindestens zwei Wendelbereiche 27, 28 durchmessergleich ausgebildet und schraubenförmig ineinander gedreht angeordnet sind. Diesbezüglich wird auf die DE 102 11 489 C1 verwiesen und deren Offenbarungsgehalt insoweit auch zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht.
Zur Fixierung des Wärmetauschers 1 wird ferner frontseitig das Deckelelemente 3 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 des Deckelelements 3 (gegebenenfalls beider Deckelelemente 3, 4) zum Mantelteil 7 zu gewährleisten, ist vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen diesen beiden Bauteilen eine Dichtung (nicht dargestellt) – für einen besonders guten Toleranzausgleich vorzugsweise eine Lippen- bzw. Doppellippen-Dichtung – angeordnet ist. Darüber hinaus weist das Mantelteil 7 bei metallischer Ausführung mindestens einseitig eine umlaufende Kante 21 auf, die – wie aus den 1, 2 und 3 ersichtlich, nach Montage der Deckelelemente 3 umgebördelt wird.
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 Anschlussstutzen 11, 12 und dem Deckelelement 3 jeweils eine Dichtung, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist.
Als besonders vorteilhaft ist gefunden worden, mindestens eines der beiden 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 sehr guten Wärmeübertragung niedrigen Abgastemperaturen eröffnen ferner die insbesondere fertigungstechnisch günstige Möglichkeit, das Mantelteil 7 aus Kunststoff herzustellen.
Unabhängig vom verwendeten Material ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass am Mantelteil 7 ein mit dem Abgaskanal 8 in Verbindung stehender Abgasaustritt 17 angeordnet ist. 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 Öffnung 19 vorgesehen, in die der auf einer entsprechend groß ausgebildeten Brennerträgerplatte montierte Brenner 5 einsetzbar ist. Schließlich sind erfindungsgemäß am brennerabgewandten Deckelelement 4 wahlweise Befestigungselemente für das Heizgerät und/oder ein Befestigungselement für eine Brennraumdämmung 24 (vorzugsweise gemäß der DE 196 27 961 C2 ) angeordnet. Diese Brennraumdämmung 24 weist (wie aus 2 ersichtlich) ebenfalls vorzugsweise wie das Deckelelement 3 eine an die beiden Wendelsteigungen angepasste Oberflächenform auf.

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
17: Abgasaustritt
18: Kondensatablauf
19: Öffnung
21: Kante
24: Brennraumdämmung
25: Abgasströmungsspalte
26: Verbindungsrohr
27: Wendelbereich
28: Wendelbereich
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) und mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundene Wendelbereiche (27, 28) mit je einem der beiden Anschlussstutzen (11, 12) aufweist, und – dass an einem der beiden Deckelelemente (3) an die beiden Anschlussstutzen (11, 12) formangepasst ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen (13, 14) vorgesehen sind.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wendelbereiche (27, 28) in axialer Richtung jeweils gleich tief erstreckt ausgebildet sind.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wendelbereiche (27, 28) durchmesserunterschiedlich ausgebildet und konzentrisch ineinander angeordnet sind.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wendelbereiche (27, 28) durchmessergleich ausgebildet und schraubenförmig ineinander gedreht angeordnet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Deckelelemente (4) ein topfförmiges Gehäuse (6) bildend mit dem Mantelteil (7) verbunden ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Verbindung der mindestens zwei Wendelbereiche (27, 28) zwischen diesen wahlweise ein Verbindungskanal oder -rohr (26) angeordnet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Deckelelement (3, 4) axial in das Mantelteil (7) einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Deckelelemente (3, 4) gusstechnisch hergestellt, vorzugsweise aus Aluminumdruckguss gebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmig ausgebildeten Öffnungen (13, 14) an dem einen Deckelelement (3) 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 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussstutzen (11, 12) und dem Deckelelement (3) jeweils eine Dichtung, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Deckelelemente (3, 4) wärmetauscherseitig eine der Wendelsteigung angepasste Oberflächenform aufweist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen einem der beiden Deckelelemente (3, 4) und dem Mantelteil (7) jeweils eine Dichtung, vorzugsweise eine Lippen-Dichtung, vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelteil (7) aus Kunststoff gebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Abgasaustritt (17) ein aus Kunststoff bestehendes Abgasrohr anschließt.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Mantelteil (7) ein Kondensatablauf (18) vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am brennerseitige Deckelelement für den Brenner (5) eine Öffnung (19) vorgesehen ist, in die der auf einer entsprechend groß ausgebildeten Brennerträgerplatte montierte Brenner (5) einsetzbar ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelteil (7) mindestens einseitig umlaufende Kanten (21) aufweist, die nach Montage der Deckelelemente (3, 4) umgebördelt werden.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass am brennerabgewandten Deckelelement wahlweise Befestigungselemente für das Heizgerät und/oder ein Befestigungselement für eine Brennraumdämmung (24) vorgesehen sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) kühlwasserseitig einen etwa rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den sich ergebenden Wendeln des Wärmetauschers (1) Abgasströmungsspalte (25) vorgesehen sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Wärmetauscher (1) als auch die Anschlussstutzen (11, 12) aus Edelstahl gebildet sind.