DE102008061872A1 - Boiler, has transition section provided between gas collecting chambers and designed as heat exchange free section, and heat insulator arranged between combustion chamber and one of collecting chambers - Google Patents

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Roger Doenges
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Abstract

The boiler has a combustion chamber (1) enclosed by a spiral pipe heat exchanger (2). The heat exchanger has a combustion gas collecting chamber (3). The combustion chamber has another combustion gas collecting chamber (4) that is provided with another spiral pipe heat exchanger (5). A transition section (6) is provided between the gas collecting chambers and designed as a heat exchange free section. A heat insulator (7) is arranged between the combustion chamber and one of the collecting chambers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a boiler according to Preamble of claim 1.

Ein Heizkessel der eingangs genannten Art ist nach der DE 694 02 051 T4 bekannt. Dieser besteht aus einer Brennkammer, die von einem ersten, vom Abgas eines Brenners (zum Beispiel Öl- oder Gasbrenner) radial von innen nach außen durchströmten Wendelrohrwärmetauscher umschlossen ist. Dieser ist dabei weiterhin von einer ersten Abgassammelkammer umschlossen, wobei der Brennkammer eine zweite Abgassammelkammer mit einem zweiten, vom Abgas radial von innen nach außen durchströmten Wendelrohrwärmetauscher nachgeschaltet ist. Ferner ist ein vom Abgas radial von außen nach innen durchströmter, mit einem weiteren Wendelrohrwärmetauscher versehener Übergangsbereich zwischen der ersten und zweiten Abgassammelkammer vorgesehen.A boiler of the type mentioned is according to DE 694 02 051 T4 known. This consists of a combustion chamber, which is enclosed by a first, from the exhaust gas of a burner (for example, oil or gas burner) radially from the inside out flowed through helical tube heat exchanger. This is further enclosed by a first exhaust gas collection chamber, wherein the combustion chamber is connected downstream of a second exhaust gas collection chamber with a second, from the exhaust gas radially from inside to outside flowed through helical tube heat exchanger. Furthermore, a transition region between the first and second exhaust gas collecting chamber provided with a further helical tube heat exchanger is provided, which is flowed through radially from the outside to the outside and radially outward.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs genannten Art zu verbessern.Of the Invention is based on the object, a boiler of the beginning to improve the type mentioned.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizkessel der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.These Task is with a boiler of the type mentioned by the features listed in the characterizing part of patent claim 1 solved.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Übergangsbereich wendelrohrwärmetauscherfrei ausgebildet und zwischen der Brennkammer und der zweiten Abgassammelkammer eine Wärmedämmung angeordnet ist, wobei diese, wie weiter unten noch erläutert wird, wahlweise als Wärmedämmblock oder auch als wassergekühlte Wand ausgebildet sein kann.To The invention is therefore intended that the transition region helical heat exchanger freely formed and between the Combustion chamber and the second exhaust gas collection chamber a thermal insulation is arranged, this, as explained below is, either as a thermal insulation block or as water-cooled wall may be formed.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß bewußt und im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik auf einen zweiten Wärmetauscher im Übergangsbereich verzichtet. Dank der die Wärmedämmung umschließenden Abgasführung wird dabei erreicht, dass von der Rückwand der Brennkammer an den Strömungskanal des Übergangsbereichs abgegebene wärme mit dem Abgas in die Abgassammelkammer gelangen und anschließend am zweiten Wendelrohrwärmetauscher genutzt werden kann. Bei der DE 694 02 051 T4 kann die von der Rückwand der Brennerkammer abgegebene Wärme erst mittels des dritten Wendelrohrwärmetauschers genutzt werden, d. h. dieser ist bei dieser Lösung zwingend erforderlich.In other words, according to the invention consciously and in contrast to the aforementioned prior art dispensed with a second heat exchanger in the transition region. Thanks to the exhaust gas surrounding the thermal insulation is achieved that pass from the rear wall of the combustion chamber to the flow channel of the transition region heat emitted with the exhaust gas in the exhaust gas collection chamber and can then be used on the second helical tube heat exchanger. In the DE 694 02 051 T4 the heat released from the rear wall of the burner chamber can be used only by means of the third helical tube heat exchanger, ie this is absolutely necessary in this solution.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.Other advantageous developments emerge from the dependent Claims.

Der erfindungsgemäße Heizkessel einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert.Of the Boilers according to the invention including its advantageous developments will be described below with reference to the Diagram of two preferred embodiments explained.

Es zeigt jeweils im SchnittIt shows each in section

1 den erfindungsgemäßen Heizkessel mit einer aus einem wassergefüllten Hohlraum bestehenden Wärmedämmung; und 1 the boiler according to the invention with a consisting of a water-filled cavity thermal insulation; and

2 den erfindungsgemäßen Heizkessel mit einer als Wärmedämmblock ausgebildeten Wärmedämmung. 2 the boiler according to the invention with a thermal insulation designed as a thermal insulation block.

Der in den Figuren dargestellte Heizkessel besteht aus einer Brennkammer 1, die von einem ersten, vom Abgas eines Öl- oder Gas-Brenners radial von innen nach außen durchströmten Wendel rohrwärmetauscher 2 umschlossen ist, der schraubenlinienförmig gewendelt ist und vorzugsweise einen rechteckigen Durchströmquerschnitt aufweist. Weiterhin ist der Wendelrohrwärmetauscher 2 von einer ersten Abgassammelkammer 3 umschlossen, wobei der Brennkammer 1 eine zweite Abgassammelkammer 4 mit einem zweiten, vom Abgas radial von innen nach außen durchströmten Wendelrohrwärmetauscher 5 nachgeschaltet ist und wobei bei diesen beiden Ausführungsbeispielen ein vom Abgas radial von außen nach innen durchströmter Übergangsbereich 6 zwischen der ersten und zweiten Abgassammelkammer 3, 4 vorgesehen ist. Dieser Übergangsbereich 6 könnte aber auch von innen nach außen durchströmt ausgebildet sein, und zwar zum Beispiel dann, wenn der zweite Wendelrohrwärmetauscher 5 einen größeren Durchmesser aufweist als der erste Wendelrohrwärmetauscher 2.The boiler shown in the figures consists of a combustion chamber 1 , the tube from a first, from the exhaust gas of an oil or gas burner radially from the inside out flowed through helical coil heat exchanger 2 is enclosed, which is helically coiled and preferably has a rectangular flow area. Furthermore, the helical tube heat exchanger 2 from a first exhaust gas collection chamber 3 enclosed, the combustion chamber 1 a second exhaust gas collection chamber 4 with a second, from the exhaust gas radially from inside to outside flowed through helical tube heat exchanger 5 is downstream and wherein in these two embodiments, a radially from the exhaust flowed through from the outside to the inside transition region 6 between the first and second exhaust plenums 3 . 4 is provided. This transition area 6 but could also be formed from the inside flows through, for example, if the second helical tube heat exchanger 5 has a larger diameter than the first helical tube heat exchanger 2 ,

Wesentlich für den erfindungsgemäßen Heizkessel ist nun, dass der Übergangsbereich 6 wendelrohrwärmetauscherfrei ausgebildet und zwischen der Brennkammer 1 und der zweiten Abgassammelkammer 4 eine Wärmedämmung 7 angeordnet ist.Essential for the boiler according to the invention is now that the transition region 6 helical heat exchanger freely formed and between the combustion chamber 1 and the second exhaust gas collection chamber 4 a thermal insulation 7 is arranged.

Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass auf die nach der DE 694 02 051 T4 bekannte und relativ hohe Kosten verursachende Wendel bei gleichzeitig guter Abgasrestwärmenutzung im Übergangsbereich verzichtet werden kann, wobei die erfindungsgemäße Lösung außerdem in Axialrichtung gesehen relativ kurz baut und darüber hinaus vorteilhaft einen deutlich geringeren abgasseitigen Widerstand (Druckverlust) aufweist.The particular advantage of this solution is that after the DE 694 02 051 T4 known and relatively high cost-causing helix can be dispensed with at the same time good waste heat recovery in the transition area, the solution of the invention also seen in the axial direction is relatively short and, moreover, advantageously has a much lower exhaust-side resistance (pressure loss).

Statt also einen weiteren Wendelrohrwärmetauscher im Übergangsbereich 6 vorzusehen, ist dieser erfindungsgemäß als mindestens ein Strömungskanal mit axialen und radialen Strömungskomponenten ausgebildet, d. h., das Abgas strömt zum Beispiel schräg von der äußeren, ersten Abgassammelkammer 3 nach innen, in die zweite Abgassammelkammer 4.So instead of another helical tube heat exchanger in the transition area 6 provided, this is inventively designed as at least one flow channel with axial and radial flow components, ie, the exhaust gas flows, for example obliquely from the outer, first exhaust gas collection chamber 3 inside, in the second exhaust gas collection chamber 4 ,

Dabei sind der Übergangsbereich 6 und die Wärmedämmung 7 in Hauptachsrichtung der Wendelrohrwärmetauscher 2, 5 gesehen an einer gleichen Axialposition angeordnet, wobei der Übergangsbereich 6 darüber hinaus die Wärmedämmung 7 radial umschließend ausgebildet ist.Here are the transition area 6 and the thermal insulation 7 in Hauptachsrichtung the helical tube heat exchanger 2 . 5 Seen arranged at a same axial position, wherein the transition region 6 beyond the thermal insulation 7 is formed radially enclosing.

Gemäß der Ausführungsform nach 1 ist die Wärmedämmung 7 als fluidgefüllter (insbesondere wassergefüllter) Hohlraum ausgebildet, wobei dieser Hohlraum vorzugsweise hydraulisch mit den Wendelrohrwärmetauschern 2, 5 verbunden und damit Teil des gesamten Heizkreises ist.According to the embodiment according to 1 is the thermal insulation 7 formed as a fluid-filled (in particular water-filled) cavity, said cavity preferably hydraulically with the helical tube heat exchangers 2 . 5 connected and thus part of the entire heating circuit is.

Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist die Wärmedämmung 7 alternativ als Wärmedämmblock ausgebildet, d. h., ein fester Körper sorgt dafür, dass die Brennerkammer 1 thermisch von der zweiten Abgassammelkammer 4 (jedenfalls im wesentlichen) abgekoppelt ist.In the embodiment according to 2 is the thermal insulation 7 alternatively formed as a thermal insulation block, ie, a solid body ensures that the burner chamber 1 thermally from the second exhaust gas collection chamber 4 (at least essentially) decoupled.

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind der erste und zweite Wendelrohrwärmetauscher 2, 5 durchmessergleich ausgebildet. Wie bereits erwähnt, können die Wendelrohrwärmetauscher 2, 5 aber auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen, was dann entsprechenden Einfluss auf die geometrische Gestaltung des Übergangsbereichs 6 hat.In the illustrated embodiments, the first and second helical tube heat exchangers are 2 . 5 formed the same diameter. As already mentioned, the helical tube heat exchangers 2 . 5 but also have different diameters, which then corresponding influence on the geometric design of the transition region 6 Has.

Weiterhin ist bei beiden Ausfühungsformen der zweite Wendelrohrwärmetauscher 5 in an sich bekannter Weise von einer dritten Abgassammelkammer 8 umschlossen. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Wendelrohrwärmetauscher 2, 5 und der Übergangsbereich 6 unter Ausbildung der ersten und dritten Abgassammelkammer 3, 8 von einem zylinderförmigen Gehäusemantel 9 umschlossen sind.Furthermore, in both embodiments, the second helical tube heat exchanger 5 in a conventional manner from a third exhaust gas collection chamber 8th enclosed. Particular preference is provided in this context that the helical tube heat exchanger 2 . 5 and the transition area 6 forming the first and third exhaust gas collection chamber 3 . 8th from a cylindrical housing jacket 9 are enclosed.

Dabei sind zur zentrischen Wärmetauscherpositionierung zwischen die Wendelrohrwärmetauscher 2, 5 und den Gehäusemantel 9 formangepasst ausgebildete Distanzhalteelemente 10, 11, 12 angeordnet. Bezüglich dieser Distanzhalteelement 10, 11, 12 ist, wie sich aus den 1 und 2 ergibt, schließlich vorgesehen, dass eines (Distanzhalteelement 10) einen Verschluss für die erste Abgassammelkammer 3 und einen Öffnungsbereich zur Brennkammer 1 zur Aufnahme eines Brenners, ein anderes (Distanzhalteelement 11) den Übergangsbereich 6 mit der Wärmedämmung 7 und ein drittes (Distanzhalteelement 12) einen Verschlussdeckel für die zweite und dritte Abgassammelkammer 4, 8 bildet.Here are the centric heat exchanger positioning between the helical tube heat exchanger 2 . 5 and the housing shell 9 shape adapted trained spacer elements 10 . 11 . 12 arranged. Regarding this distance holding element 10 . 11 . 12 is how out of the 1 and 2 yields, finally provided that one (spacer element 10 ) a closure for the first exhaust gas collection chamber 3 and an opening area to the combustion chamber 1 for holding a burner, another (spacer element 11 ) the transition area 6 with the thermal insulation 7 and a third (spacer element 12 ) a closure lid for the second and third exhaust gas collection chamber 4 . 8th forms.

11
Brennkammercombustion chamber
22
erster Wendelrohrwärmetauscherfirst Helical tube heat exchangers
33
erste Abgassammelkammerfirst Exhaust gas collection chamber
44
zweite Abgassammelkammersecond Exhaust gas collection chamber
55
zweiter Wendelrohrwärmetauschersecond Helical tube heat exchangers
66
ÜbergangsbereichTransition area
77
Wärmedämmungthermal insulation
88th
dritte Abgassammelkammerthird Exhaust gas collection chamber
99
Gehäusemantelhousing jacket
1010
DistanzhalteelementDistance retaining element
1111
DistanzhalteelementDistance retaining element
1212
DistanzhalteelementDistance retaining element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 69402051 T4 [0002, 0006, 0014] - DE 69402051 T4 [0002, 0006, 0014]

Claims (12)

Heizkessel, umfassend eine Brennkammer (1), die von einem ersten, vom Abgas eines Brenners radial von innen nach außen durchströmten Wendelrohrwärmetauscher (2) umschlossen ist, wobei dieser von einer ersten Abgassammelkammer (3) umschlossen ist, wobei der Brennkammer (1) eine zweite Abgassammelkammer (4) mit einem zweiten, vom Abgas radial von innen nach außen durchströmten Wendelrohrwärmetauscher (5) nachgeschaltet ist und wobei ein vom Abgas durchströmter Übergangsbereich (6) zwischen der ersten und zweiten Abgassammelkammer (3, 4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (6) wendelrohrwärmetauscherfrei ausgebildet und zwischen der Brennkammer (1) und der zweiten Abgassammelkammer (4) eine Wärmedämmung (7) angeordnet ist.Heating boiler, comprising a combustion chamber ( 1 ), which from a first, from the exhaust gas of a burner radially from inside to outside flowed helical tube heat exchanger ( 2 ) is enclosed, this of a first exhaust gas collection chamber ( 3 ), wherein the combustion chamber ( 1 ) a second exhaust gas collection chamber ( 4 ) with a second, from the exhaust gas radially from inside to outside flowed through helical tube heat exchanger ( 5 ) and wherein a transition region through which the exhaust gas flows ( 6 ) between the first and second exhaust gas collection chambers ( 3 . 4 ), characterized in that the transition region ( 6 ) helical heat exchanger freely formed and between the combustion chamber ( 1 ) and the second exhaust gas collection chamber ( 4 ) a thermal insulation ( 7 ) is arranged. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (6) als mindestens ein Strömungskanal mit axialen und radialen Strömungskomponenten ausgebildet ist.Heating boiler according to claim 1, characterized in that the transition region ( 6 ) is formed as at least one flow channel with axial and radial flow components. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (6) und die Wärmedämmung (7) in Hauptachsrichtung der Wendelrohrwärmetauscher (2, 5) gesehen an einer gleichen Axialposition angeordnet sind.Heating boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the transition region ( 6 ) and the thermal insulation ( 7 ) in Hauptachsrichtung the helical tube heat exchanger ( 2 . 5 ) are arranged at a same axial position. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (6) die Wärmedämmung (7) radial umschließend ausgebildet ist.Heating boiler according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transition region ( 6 ) the thermal insulation ( 7 ) is formed radially enclosing. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmung (7) als Wärmedämmblock ausgebildet ist.Heating boiler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thermal insulation ( 7 ) is designed as a thermal insulation block. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmung (7) als fluidgefüllter Hohlraum ausgebildet ist.Heating boiler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thermal insulation ( 7 ) is formed as a fluid-filled cavity. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Wendelrohrwärmetauscher (2, 5) durchmessergleich ausgebildet sind.Heating boiler according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first and second helical tube heat exchanger ( 2 . 5 ) are formed of the same diameter. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Wendelrohrwärmetauscher (5) von einer dritten Abgassammelkammer (8) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelrohrwärmetauscher (2, 5) und der Übergangsbereich (6) unter Ausbildung der ersten und dritten Abgassammelkammer (3, 8) von einem zylinderförmigen Gehäusemantel (9) umschlossen sind.Heating boiler according to one of claims 1 to 7, wherein the second helical tube heat exchanger ( 5 ) from a third exhaust gas collection chamber ( 8th ), characterized in that the helical tube heat exchangers ( 2 . 5 ) and the transition area ( 6 ) forming the first and third exhaust gas collection chamber ( 3 . 8th ) of a cylindrical housing shell ( 9 ) are enclosed. Heizkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur zentrischen Wärmetauscherpositionierung zwischen die Wendelrohrwärmetauscher (2, 5) und den Gehäusemantel (9) formangepasst ausgebildete Distanzhalteelemente (10, 11, 12) angeordnet sind.Heating boiler according to claim 8, characterized in that for centric heat exchanger positioning between the helical tube heat exchangers ( 2 . 5 ) and the housing shell ( 9 ) form-adapted spacer elements ( 10 . 11 . 12 ) are arranged. Heizkessel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Distanzhalteelemente (10) einen Verschluss für die erste Abgassammelkammer (3) und einen Öffnungsbereich zur Brennkammer (1) zur Aufnahme eines Brenners bildet.Heating boiler according to claim 9, characterized in that one of the spacer elements ( 10 ) a closure for the first exhaust gas collection chamber ( 3 ) and an opening area to the combustion chamber ( 1 ) forms for receiving a burner. Heizkessel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Distanzhalteelemente (11) den Übergangsbereich (6) mit der Wärmedämmung (7) bildet.Boiler according to claim 9 or 10, characterized in that one of the spacer elements ( 11 ) the transition area ( 6 ) with the thermal insulation ( 7 ). Heizkessel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Distanzhalteelemente (12) einen Verschlussdeckel für die zweite und dritte Abgassammelkammer (4, 8) bildet.Heating boiler according to one of claims 9 to 11, characterized in that one of the spacer elements ( 12 ) a closure lid for the second and third exhaust gas collection chamber ( 4 . 8th ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE69402051T4 (en) 1993-01-15 1998-12-03 Mer Joseph Le HEAT EXCHANGE ELEMENT, METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING THE SAME
DE602004012245T2 (en) * 2003-04-25 2009-03-19 Rocco Giannoni CONDENSING HEAT EXCHANGE

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