DE102009043288A1

DE102009043288A1 - Heizgerät

Info

Publication number: DE102009043288A1
Application number: DE102009043288A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schleiter; Anna Dridiger; Gunthard Görge; Roger DÖNGES
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14
Also published as: EP2306112B1; PL2306112T3; EP2306112A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, umfassend einen schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher (1), eine Brennkammer (2), in der ein Brenner (3) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe angeordnet und die axial von mindestens einem Deckelelement (4) und radial vom Wärmetauscher (1) begrenzt ist, ein Gehäuse (5), das aus einem Mantelteil (6) und dem mindestens einen Deckelelement (4) gebildet ist und das den Wärmetauscher (1) unter Ausbildung eines Abgaskanals (7) umschließt, wobei der Wärmetauscher (1) an seinem Deckelelement zugewandten Ende (8) einen axial orientiert ausgerichteten, rohrförmig ausgebildeten Anschlussstutzen (9) zur Zu- oder Abführung eines Wärmeträgermediums aufweist, wobei am Deckelelement (4) eine formangepasst ausgebildete Öffnung (10) vorgesehen ist, in die der Anschlussstutzen (9) einsteckbar ausgebildet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Deckelelement (5) einen Hohlraum (11) zur Aufnahme des Wärmeträgermediums aufweist, in den der Anschlussstutzen (9) ausmündend ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Heizgerät der eingangs genannten Art ist nach der EP 1 562 006 A1 bekannt. Dieses besteht aus einem schraubenförmig gewendelten, einen etwa rechteckigen Durchströmquerschnitt aufweisenden Wärmetauscher, einer Brennkammer, in der ein Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe angeordnet und die axial von mindestens einem Deckelelement und radial vom Wärmetauscher begrenzt ist, einem Gehäuse, das aus einem Mantelteil und dem mindestens einen Deckelelement gebildet ist und das den Wärmetauscher unter Ausbildung eines Abgaskanals umschließt, wobei der Wärmetauscher an seinem deckelelementzugewandten Ende einen axial orientiert ausgerichteten, rohrförmig ausgebildeten Anschlussstutzen zur Zu- oder Abführung eines Wärmeträgermediums (Heizkreiswasser) aufweist, wobei am Deckelelement eine formangepasst ausgebildete Öffnung vorgesehen ist, in die der Anschlussstutzen einsteckbar ausgebildet ist.
Typischerweise weist die beschriebene Lösung zwei Deckelelemente auf. Genausogut ist aber auch eine topfartige Mantelteilkonstruktion denkbar, die nur mit einem Deckelelement verschlossen wird. Darüber hinaus kann das Heizgerät auch mehr als einen Wendelrohrwärmetauscher aufweisen: dieserhalb wird auf die WO 2007/087801 A1 (siehe insbesondere 6) verwiesen, die eine Doppelwendel mit einem gemeinsamen Anschlussstutzen zeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
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 das Deckelelement einen Hohlraum zur Aufnahme des Wärmeträgermediums aufweist, in den der Anschlussstutzen ausmündend ausgebildet ist.
Mit anderen Worten mündet bei der erfindungsgemäßen Lösung der Anschlussstutzen nicht direkt in ein Rohr des Heizkreises, sondern in einen als Sammelraum ausgebildeten Hohlraum. Das Wärmeträgermedium strömt also wahlweise vom Hohlraum in den Wärmetauscher oder vom Wärmetauscher in den Hohlraum, wobei am Hohlraum selbst – zur Vermeidung eines hydraulischen Kurzschlusses vorzugsweise distanziert zum Anschlussstutzen wahlweise der Vor- oder Rücklaufanschluss des Heizkreises angeschlossen ist. Im Unterschied zum vorbekannten Stand der Technik wird das Wärmeträgermedium also durch den Hohlraum geleitet, was in Konsequenz in überraschend einfacher Weise zu einem wassergekühlten Deckelelement führt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn, was unten noch genauer beschrieben wird, mehrere Wendelrohrwärmetauscher vorgesehen sind, und zwar insbesondere dann, wenn jeder Wendelrohrwärmetauscher deckelelementseitig einen eigenen Anschlussstutzen aufweist und diese über eine der Zahl der Wärmetauscher entsprechende Anzahl von Öffnungen in den erfindungsgemäßen Hohlraum ausmünden, was dann vorteilhaft dazu führt, dass das Wärmeträgermedium vor dem Eintritt in die Wärmetauscher bzw. in den Heizkreisvorlauf gleichmäßig vermischt wird bzw. ist.
Andere vorteilhaft Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Heizgerätes ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Das erfindungsgemäße Heizgerät einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
1 im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgerätes;
2 in Draufsicht (Innenseite der Brennkammer) das dem Brenner gegenüberliegende Deckelelement gemäß 1;
3 als Explosionsdarstellung das Deckelelement gemäß 2;
4 als Explosionsdarstellung das brennerseitige Deckelelement gemäß 1;
5 perspektivisch und im Teilschnitt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizgerätes;
6 perspektivisch und im Teilschnitt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäße Heizgerätes mit mehreren Wendelwärmetauschern; und
7 in Vorderansicht ohne Deckelelement das Heizgerät gemäß 6.
Das in den 1 bis 7 dargestellte Heizgerät besteht aus mindestens einem (1 und 5 zeigen einen, 6 und 7 zeigen drei) schraubenförmig gewendelten, einen etwa rechteckigen Durchströmquerschnitt aufweisenden Wärmetauscher 1, einer zylindrisch ausgebildeten Brennkammer 2, in der ein Brenner 3 für flüssige oder gasförmige Brennstoffe (Gas- oder Ölbrenner) angeordnet und die axial von mindestens einem Deckelelement 4 und radial vom Wärmetauscher 1 begrenzt ist, einem Gehäuse 5, das aus einem zylindrisch ausgebildeten Mantelteil 6 und dem mindestens einen Deckelelement 4 gebildet ist und das den Wärmetauscher 1 unter Ausbildung eines Abgaskanals 7 umschließt. Dabei weist der Wärmetauscher 1 an seinem deckelelementzugewandten Ende 8 einen axial orientiert (parallel zur Wärmetauscherwendelachse) ausgerichteten, rohrförmig ausgebildeten Anschlussstutzen 9 zur Zu- oder Abführung eines Wärmeträgermediums auf, wobei am Deckelelement 4 eine formangepasst ausgebildete Öffnung 10 vorgesehen ist, in die der Anschlussstutzen 9 einsteckbar ausgebildet ist. Dabei weisen sowohl der Anschlussstutzen 9 als auch die Öffnung 10 einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei zwischen dem Anschlussstutzen 9 und der Öffnung 10 ein Dichtelement 20, vorzugsweise ein O-Ring, angeordnet ist.
Wesentlich für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizgerätes ist nun, dass das Deckelelement 4 einen Hohlraum 11 zur Aufnahme des Wärmeträgermediums aufweist, in den der Anschlussstutzen 9 ausmündend ausgebildet ist. Bei den 1, 6 und 7 sind jeweils an beiden Gehäuseenden bzw. beiden Enden der Brennkammer 2 Deckelelemente 4 mit jeweils einem Hohlraum 11 vorgesehen. Bei der Lösung gemäß 5 ist nur am rechten Deckelelement 4 der erfindungsgemäße Hohlraum 11 vorgesehen. Die Kombination aus Hohlraum 11 und einsteckbarem Anschlussstutzen 9 führt, wie eingangs erläutert, zu einer leicht montierbaren Konstruktion, die darüber hinaus den Vorteil hat, dass die Deckelelemente 4 direkt wassergekühlt sind.
Insbesondere mit Verweis auf 3 und 4 ist bezüglich dieser Wasserkühlung bevorzugt vorgesehen, dass im Hohlraum 11 mindestens eine Strömungsführung 12 angeordnet ist.
In 3 ist diese in Form von Leittrennwänden ausgebildet, wobei der Rücklaufanschluss eines Heizkreises für die Zuführung von Wärmeträgermedium zum Hohlraum 11 an die Anschlussöffnung 17 angeschlossen ist (nicht extra dargestellt, da ohne weiteres vorstellbar). Das Wärmeträgermedium (Heizkreiswasser) durchströmt nach Eintritt in die Anschlussöffnung 17 und geführt von den Strömungsführungen 12 das Deckelelement 4, bis es zur Öffnung 10 (nur angedeutet dargestellt) und von dort über den Anschlussstutzen 9 in den Wärmetauscher 1 gelangt. Um dabei in das Deckelelement 4 eintretende Luft noch vor dem Eintritt in den Wärmetauscher 1 sicher abführen zu können, ist am oberen Ende des Deckelelements 4 ein mit dem Hohlraum 11 direkt in Verbindung stehender Entlüftungsanschluss 13 vorgesehen.
In 4, die ein Deckelelement 4 zeigt, das zur Aufnahme des Brenners 3 mit einer Aufnahmeöffnung 19 versehen ist, strömt das Wärmeträgermedium von der Öffnung 10 in den Hohlraum 11. Dort ist als Strömungsführung 12 ein kreisringförmiger Kanal gebildet, der das Wärmeträgermedium dann zur Anschlussöffnung 17 führt.
Während also das Deckelelement 4 gemäß 3 an den Rücklauf eines Heizkreises angeschlossen ist, ist das Deckelelement 4 gemäß 4 an den Vorlauf des Heizkreises angeschlossen.
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Deckelelements 4 besteht gemäß 1 bis 4 darin, dass dieses aus zwei, den Hohlraum 11 umschließenden Schalen 14, 15 gebildet ist, wobei eine erste Schale 14 (Außenschale) eine äußere Oberfläche des Gehäuses 5 und eine zweite Schale 15 (Innenschale) eine innere Oberfläche in der Brennkammer 2 bildet. Weiterhin ist die besagte Strömungsführung 12 jeweils an einer solchen Schale 14, 15 ausgebildet, wobei ferner die Schalen 14, 15 kreisscheibenförmig ausgebildet sind und wobei zwischen den Schalen 14, 15 ein Dichtelement 16 (nur angedeutet dargestellt) angeordnet ist.
Die Schalen 14, 15 gemäß den 1 bis 4 sind gusstechnisch hergestellt und bestehen vorzugsweise aus einem Aluminiumguss. Die Deckelelemente 4 gemäß den 5 und 6 sind auch gegossen, allerdings im so genannten Kerngussverfahren, d. h. diese Deckelelemente 4 sind einteilig ausgebildet, wobei der Hohlraum 11 durch einen entsprechenden verlorenen Kern beim Gießen erzeugt wird.
Da sich an den Enden des Wärmetauschers 1 aufgrund der Steigung der Wendel ein Absatz ergibt, ist insbesondere unter Ausnutzung der Gusstechnik vorteilhaft vorgesehen, dass das Deckelelement 4 brennkammerseitig an den gewendelten Wärmetauscher 1 formangepasst ausgebildet ist. Dies ist gut an den Absätzen 18 in den 2 und 4 erkennbar.
Weiterhin vorteilhaft ist vorgesehen (siehe insbesondere 1, 5 und 6), dass das Deckelelement 4 in den Mantelteil 6 einschieb- und fixierbar, vorzugsweise durch Umbördeln, ausgebildet ist.
Schließlich ist mit Verweis auf 6 und 7 vorteilhaft vorgesehen, dass drei schraubenförmig gewendelte, ineinander gedrehte Wärmetauscher 1 zur Ausbildung eines besonders großen Heizgerätes eingesetzt werden. Das mit dem Hohlraum 11 versehene Deckelelement 4 bildet dabei, wie eingangs bereits erläutert, einen Sammler, in den entsprechend die drei Anschlussstutzen 9 der Wärmetauscher 1 um 120° versetzt ausmünden. Die Zu- oder Abfuhr des Wärmeträgermediums erfolgt über einen gemeinsamen Anschluss am Deckelelement 4, der in 6 beim linken Deckelelement 4 mittig und beim rechten Deckelelement 4 oben angeordnet ist (die Pfeile verdeutlichen die Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums).
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: Brennkammer
3: Brenner
4: Deckelelement
5: Gehäuse
6: Mantelteil
7: Abgaskanal
8: deckelzugewandtes Ende des Wärmetauschers
9: Anschlussstutzen
10: Öffnung
11: Hohlraum
12: Strömungsführung
13: Entlüftungsanschluss
14: Schale
15: Schale
16: Dichtelement
17: Anschlussöffnung
18: Absatz
19: Aufnahmeöffnung
20: Dichtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1562006 A1 [0002]
WO 2007/087801 A1 [0003]

Claims

Heizgerät, umfassend einen schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher (1), eine Brennkammer (2), in der ein Brenner (3) für flüssige oder gasförmige Brennstoffe angeordnet und die axial von mindestens einem Deckelelement (4) und radial vom Wärmetauscher (1) begrenzt ist, ein Gehäuse (5), das aus einem Mantelteil (6) und dem mindestens einen Deckelelement (4) gebildet ist und das den Wärmetauscher (1) unter Ausbildung eines Abgaskanals (7) umschließt, wobei der Wärmetauscher (1) an seinem deckelelementzugewandten Ende (8) einen axial orientiert ausgerichteten, rohrförmig ausgebildeten Anschlussstutzen (9) zur Zu- oder Abführung eines Wärmeträgermediums aufweist, wobei am Deckelelement (4) eine formangepasst ausgebildete Öffnung (10) vorgesehen ist, in die der Anschlussstutzen (9) einsteckbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) einen Hohlraum (11) zur Aufnahme des Wärmeträgermediums aufweist, in den der Anschlussstutzen (9) ausmündend ausgebildet ist.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (11) mindestens eine Strömungsführung (12) angeordnet ist.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckelelement (4) ein mit dem Hohlraum (11) verbundener Entlüftungsanschluss (13) vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) aus zwei, den Hohlraum (11) umschließenden Schalen (14, 15) gebildet ist.
Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schale (14, 15) die Strömungsführung (12) ausgebildet ist.
Heizgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schale (14) eine äußere Oberfläche des Gehäuses (5) bildet.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweiten Schale (15) eine innere Oberfläche in der Brennkammer (2) bildet.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schalen (14, 15) ein Dichtelement (16) angeordnet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (14, 15) kreisscheibenförmig ausgebildet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) gusstechnisch, insbesondere einteilig im Kerngussverfahren hergestellt ausgebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckelelement (4) neben der Öffnung (10) mindestens eine weitere Anschlussöffnung (17) für die Zu- oder Abführung von Wärmeträgermedium vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) in den Mantelteil (6) einschieb- und fixierbar, vorzugsweise durch Umbördeln, ausgebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Brennkammer (2) ein Deckelelement (4) vorgesehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei schraubenförmig gewendelte, ineinander gedrehte Wärmetauscher (1) vorgesehen sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) brennkammerseitig an den gewendelten Wärmetauscher (1) formangepasst ausgebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckelelement (4) zur Aufnahme des Brenners (3) mit einer Aufnahmeöffnung (19) versehen ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (9) und die Öffnung (10) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlussstutzen (9) und der Öffnung (10) ein Dichtelement (20), vorzugsweise ein O-Ring, angeordnet ist.