DE102005033050A1 - Wärmezelle für ein Heizgerät - Google Patents

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Walter Bornscheuer
Michael Bremicker
Frank Söhnchen
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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Abstract

Bei einer Wärmezelle (1) für ein Heizgerät mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeister Brenner (2), einem Primärwärmeaustauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie des Abgases des Brenners (2) auf Heiz- oder Brauchwasser, bei der in einem Gehäuse (4) der Brenner (2) und der Primärwärmeaustauscher (3) derartig angeordnet sind, dass das Abgas des Brenners (2) beim Betrieb den Primärwärmeaustauscher (3) durchströmt, ist der Primärwärmeaustauscher (3) als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet, jeweils zwei geformte Platten (10) bilden im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal (17) des Primärwärmeaustauschers (3) und das Abgas des Brenners (2) strömt zwischen den Platten (10) zweier benachbarter Wasserkanäle (17) durch Spalte (16).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmezelle für ein Heizgerät mit einem von einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeisten Brenner und einem Primärwärmeaustauscher zur Übertragung thermischer Energie des Abgases des Brenners auf Heiz- oder Brauchwasser.
  • Derartige Wärmezellen werden seit Jahren in der Großserie eingesetzt. Hierbei besteht der Primärwärmeaustauscher häufig aus einer Rohrwendel. Bei einer gängigen Ausführungsform wird ein abgeflachtes Rohr zu einer Wendel gebogen, wobei das Rohr über Einprägungen verfügt, welche als Abstandshalter zur Einhaltung eines definierten Spaltes dienen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmezelle zu schaffen, deren Primärwärmetauscher sich durch einfachen Aufbau auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einer Wärmezelle gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs dadurch erreicht, dass der Primärwärmeaustauscher als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, wobei jeweils zwei geformte Platten im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal bilden.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass die Wasserkanäle innerhalb der Platten unterteilt sind, wodurch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und somit ein besserer Wärmeübergang erzwungen werden.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass die Druckverluste minimiert werden können.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass die heißen Abgase zunächst mit dem vorgewärmten Wasser in Berührung kommen, ehe die abgekühlten Abgase mit dem relativ kalten Rücklauf in Berührung kommen.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 ergibt sich der Vorteil, dass der Spalt zwischen zwei Wasserläufen definierten Abstand besitzt.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 6 sind die Abstandshalter eingepräger Bestandteil der Platten.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 7 verjüngt sich der Spalt in Strömungsrichtung, vornehmlich, um der Abkühlung des Abgases gerecht zu werden. Dies ist in 6 dargestellt.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 8 wird der Brennraum durch den Wärmeaustauscher und den Brenner gebildet.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen
  • 1 eine erfindungsgemäße Wärmezelle im Schnitt,
  • 2 eine Platte eines Primärwärmeaustauschers in der Draufsicht,
  • 3 den Primärwärmeaustauscher in einem Schnitt,
  • 4 die Wärmezelle in einem anderen Schnitt,
  • 5 eine alternative Bauform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers
  • 6 ein Wärmeaustauscher mit sich verjüngendem Spalt sowie
  • 7 eine besondere Bauform einer Wärmeaustauscherplatte.
  • 1 zeigt eine Wärmezelle 1 mit einem Gehäuse 4, einem von einem Gebläse 11 mit einem Brenngas-Luft-Gemisch gespeisten Brenner 2 sowie einen Primärwärmeaustauscher 3. Zwischen Brenner 2 und Primärwärmeaustauscher 3 befindet sich die Brennkammer 5. Der Primärwärmeaustauscher 3 besteht aus Platten 10, welche über einen Anschluss für einen Rücklauf 6 und einen Vorlauf 7 verfügen. Einprägungen 18 unterteilen den Wasserlauf des Primärwärmeaustauschers 3. Ferner verfügen die Platten 10 über eingeprägte Abstandshalter 8. Das Gehäuse 4 verfügt über einen Abgasleitungsanschluss 9. Im Betrieb durchströmen die Abgase 13 des Brenners 2 den Brennraum 5 und anschließend den Primärwärmeaustauscher 3 und geben hierbei ihre thermische Energie an den Wasserstrom 14 innerhalb des Primärwärmeaustauschers 3 ab. Die abgekühlten Abgase strömen durch das Gehäuse 4 in den Abgasleitungsanschluss 9.
  • 2 zeigt eine Platte 10 inklusive der Position zweier Schnitte A-A bzw. B-B.
  • 3 zeigt einen Schnitt durch den Primärwärmeaustauscher 3. Jeweils zwei Platten 10 bilden Wasserkanäle 17. Durch die eingeprägten Abstandshalter 8 werden definierte Spalte 16 gebildet, durch welche die Abgase des Brenners 2 strömen können. Die Wasserkanäle 17 sind durch die Einprägungen 18 unterteilt. Nicht dargestellt sind Dichtmittel zwischen den Berührungsstellen der Einprägungen 18. Hierzu können beispielsweise Kupferfolien dienen, welche in einem Ofen zerschmelzen und somit zu einer formschlüssigen Verbindung beitragen.
  • 4 zeigt einen anderen Schnitt durch die Wärmezelle 1. Die Wasserkanäle 17 des Primärwärmeaustauschers 3 sind an den Rücklauf 6 und den Vorlauf 7 jeweils parallel angeschlossen. Bei der dargestellten Anschlussform ergibt sich der Vorteil, dass der Wasserkanal 17, welcher als erstes an den Rücklauf 6 angeschlossen ist, auf der Vorlaufseite als letztes angeschlossen ist. Somit werden alle Wasserkanäle 17 gleichmäßig mit gleichem Druckverlust durchströmt. Die Brennkammer 5 wird ferner über Dämmplatten 12 zum Gehäuse 4 begrenzt.
  • 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 im Schnitt mit anders gestalteten Platten 10, wobei besonders auffällig im Vergleich zur anderen Varianten ist, dass die zusammengesetzten Platten 10 nicht identisch sind.
  • 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 mit Spalten 16, welche in Strömungsrichtung des Abgases schmaler werden. Da das Abgas im Wärmeaustauscher 3 abgekühlt wird und demnach eine höhere Dichte aufweist; der Volumenstrom also geringer wird, und ferner der Wärmeaustauscher nach außen seine Querschnittsfläche erhöht, kann somit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, um einen hohen Wärmeübergang zu ermöglichen.
  • 7 zeigt eine Platte 7 mit kuppelförmiger Innenkontur.

Claims (8)

  1. Wärmezelle (1) für ein Heizgerät mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeister Brenner (2), einem Primärwärmeaustauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie des Abgases des Brenners (2) auf Heiz- oder Brauchwasser, wobei in einem Gehäuse (4) der Brenner (2) und der Primärwärmeaustauscher (3) derartig angeordnet sind, dass das Abgas des Brenners (2) beim Betrieb den Primärwärmeaustauscher (3) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärwärmeaustauscher (3) als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, jeweils 2 profilierte Platten (10) im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal (17) des Primärwärmeaustauschers (3) bilden und das Abgas des Brenners (2) zwischen den Platten (10) zweier benachbarter Wasserkanäle (17) durch Spalte (16) strömt.
  2. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Einprägungen (18) verfügen, welche die Wasserkanäle (17) unterteilen.
  3. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkanäle (17) des Primärwärmeaustauschers (3) vom Rücklauf (6) zum Vorlauf (7) parallel durchströmt werden.
  4. Wärmezelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase des Brenners (2) zunächst die Wasserkanäle (17), welche in den Vorlauf (7) münden und dann die Wasserkanäle (17) welche an den Rücklauf (6) angeschlossen sind, überströmen.
  5. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Abstandshalter (8) zur Einhaltung eines definierten Spaltes (16) verfügen.
  6. Wärmezelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (8) in die Platten (10) eingeprägt sind.
  7. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) so gestaltet sind, dass die Spalte (16) für das Abgas in Strömungsrichtung des Abgases schmaler werden.
  8. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) ein U-förmiges, sichelförmiges oder kuppelförmiges Innenprofil aufweisen und gemeinsam mit dem Brenner (2) und gegebenenfalls zusätzlichen Dämmplatten (12) den Brennraum (5) abgrenzen.
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