DE4331916A1 - Heizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Üblicherweise ist zur Verbindung des Wärmetauschers mit der Brenn­ kammer eine Aufnahme für den Wärmetauscher vorgesehen. Diese Wär­ metauscheraufnahme dient lediglich der mechanischen Befestigung beziehungsweise der Überbrückung von eventuellen Abständen zwi­ schen der Heizkammer und dem Wärmetauscher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die Mon­ tage der Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe zu vereinfachen.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Heizgerät der eingangs näher bezeichneten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1. Durch die Einbeziehung der Brennkammerwandung in die Herstellung der Umlenkkammern für die Wärmetauscherrohre entfallen separate Teile für die Ausbildung der Innenwandungen der Umlenkbe­ reiche. Die Wärmetauscherrohre werden nur in entsprechenden Aus­ nehmungen der Brennkammer beziehungsweise einer inneren Brennkam­ merwandung bei einer im Bereich zwischen einer Brenneraufnahme und dem Wärmetauscher doppelwandigen Brennkammer eingesteckt und von jeweils mindestens zwei Rohrenden überdachenden Umlenkschalen mit­ einander verbunden. Dabei können auch mehrere, insbesondere be­ nachbart und in einer Reihe parallel zum Brennkammerrand angeord­ nete, Rohrenden sowie die Umlenkschalen für die übrigen Rohrenden in einer weiteren größeren Umlenkhaube eingeschlossen sein. Diese größere Umlenkhaube besteht bevorzugt aus einem ihre Seitenwandung bildenden Rahmen und einem Deckel. Vorzugsweise ist der Rahmen mit der Brennkammer im Bereich der Ausnehmungen für die Wärmetauscher­ rohre über Umbördelungen verbunden. Dadurch ist auf einfache Weise gewährleistet, daß der aus den Rohren und den Umlenkungen beste­ hende Wärmetauscher sicher abgedichtet ist. Die Umbördelung dient zusätzlich auch der Beabstandung zwischen der Brennkammerwand und einer Randlamelle.

Die Umlenkschalen können mit Hilfe federnder Elemente auf die Rohrenden aufgepreßt werden, so daß eine wasserdichte Verbindung zustande kommt. Auf die üblichen aufwendigen Befestigungsverfah­ ren, wie Löten, Schweißen und Bördeln, kann auf diese Weise ver­ zichtet werden.

Vorzugsweise sind die federnden Elemente als Blattfedern ausgebil­ det. Denkbar wäre aber auch die Verwendung einer Schraubenfeder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in den Figuren dar­ gestellter Ausführungsbeispiele näher dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkammer-Wärmetauscher-Bau­ gruppe, die

Fig. 1a und 1b Seitenansichten der Baugruppe gemäß Fig. 1, die

Fig. 2 und 3 Horizontalschnitte gemäß der Linien II-II und III-III in Fig. 1, die

Fig. 4 und 4a die Einzelheit y gemäß Fig. 1 in vergrößer­ ter Darstellung,

Fig. 5 die Einzelheit x gemäß Fig. 2 in vergrößerter Darstel­ lung,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform ei­ ner Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch eine Wärmetauscher-Bau­ gruppe, wobei Umlenkschalen mittels Blattfedern auf Wärmetauscher­ rohre aufgepreßt sind,

Fig. 8 eine Detaildarstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 9 einen Zuschnitt für die Blattfeder,

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Blattfeder gemäß Fig. 8,

Fig. 11 ein Detail einer Blattfeder gemäß Fig. 8 in Seitenan­ sicht,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Blattfeder in der Dar­ stellungsweise nach Fig. 8,

Fig. 13 eine Draufsicht der Ausführungsform gemäß Fig. 12,

Fig. 14 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 12 und

Fig. 15 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfeder.

In allen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die glei­ chen Einzelheiten.

Die Fig. 1, 1a und 1b veranschaulichen den prinzipiellen Auf­ bau einer Brennkammer 1 und eines Wärmetauschers 2 für ein Heizge­ rät mit einem Sturzbrenner 21. Die Brennkammer 1 ist im oberen, brennernahen Bereich 22 doppelwandig ausgebildet. Dazu sind eine innere Brennkammerwandung 3 und eine äußere Brennkammerwandung 4 vorgesehen, welche einen die Brennkammer 1 umgebenden Hohlmantel 5 einschließen, der wasserdurchflossen und über eine Verbindungslei­ tung 6 mit dem hydraulischen System des Wärmetauschers 2 verbunden ist. Die innere Brennkammerwandung 3 ragt über die axiale Er­ streckung des Hohlmantels 5 hinaus. In diesem unteren, dem Brenner 21 abgewandten Teil der Brennkammer 1 ist der Wärmetauscher 2 an­ geordnet. Der Wärmetauscher 2 besteht im wesentlichen aus wasser­ durchflossenen Rohren 7, die in zwei Etagen übereinander angeord­ net sind und durch Umlenkungen 8 miteinander verbunden sind. Der innerhalb der Brennkammer 1 befindliche Teil der Rohre 7 wird von abwärts strömendem Rauchgas beaufschlagt, wodurch eine Wärmeüber­ tragung stattfindet. Zur Intensivierung der Wärmeübertragung sind von den Rohren 7 durchsetzte Lamellen 9 vorgesehen, von denen ei­ nige schematisch angedeutet sind. Die Rohre 7 des Wärmetauschers 2 sind in Durchbrechungen 10 der inneren Brennkammerwandung 3 einge­ setzt. Zur Umlenkung der Wasserströmung sind in der oberen Etage der Rohranordnung jeweils zwei benachbarte Rohre 7 über Umlenk­ schalen 11 miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich eine mäan­ derförmige Durchströmung der Rohre 7 der oberen Etage des Wärme­ tauschers 2. Die Umlenkschalen 11 sind zusammen mit den Rohrenden der unteren Etage an beiden Rohrmündungsseiten der im Querschnitt rechteckigen Brennkammer 1 von jeweils einer Umlenkhaube 12a und 12b überdacht. Der hydraulische Umlauf wird geschlossen durch einen von dem Hohlmantel 5 ausgehenden Vorlauf 13 und einen in die Umlenkhaube 12a mündenden Rücklauf 14.

In den Fig. 2 und 3, die Horizontalschnitte durch die obere und die untere Etage des Wärmetauschers 2 zeigen, ist noch einmal der Aufbau und die Wirkungsweise der Umlenkschalen 11 und der Umlenk­ haube 12a beziehungsweise 12b veranschaulicht. Die Pfeile kenn­ zeichnen dabei das Fließschema des den Wärmetauscher 2 durchströ­ menden Wassers.

Die Fig. 4, 4a und 5 zeigen den detaillierten Aufbau der Um­ lenkungen 8 in einer vertikalen Schnittdarstellung y (Fig. 4 und 4a) und einer horizontalen Schnittdarstellung x (Fig. 5). Dazu ist ein zweiteiliger Aufbau der Umlenkhaube 12a beziehungs­ weise 12b vorgesehen. Die Umlenkhaube 12a beziehungsweise 12b besteht aus einem Rahmen 15, der mittels Umbördelung 16 und Lötfo­ lie 17 mit der Brennkammerwandung 3 verbunden ist sowie einem mit dem Rahmen 15 über eine Lötung 18 verbundenen Deckel 19. Die Rohre 7 sind in die Durchbrechungen 10 der Brennkammerwandung 3 einge­ schoben, wobei eine dichte Anlage der Rohre 7 an die Umbördelung 16 der Brennkammerwandung 3 gebildet wird. Jedes Rohrende ist au­ ßerdem durch einen Lötring 20 mit dieser Umbördelung 16 verbunden. Innerhalb der aus Rahmen 15 und Deckel 19 bestehenden Umlenkhaube 12a beziehungsweise 12b sind die Umlenkschalen 11 quasi einge­ klemmt, so daß deren Ränder dicht an den Rahmen 15 und damit an die Brennkammerwandung 3 angedrückt werden.

Eine etwas abgewandelte und teilweise detaillierter dargestellte Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe ist in der Fig. 6 darge­ stellt. Die Umlenkschale ist wie die Umlenkhaube 12a beziehungs­ weise 12b zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem in das Rohrende klemmend eingeschobenen Unterteil 11a und einem aufgebör­ delten Oberteil 11b. Die innere Brennkammerwandung 3 ist als ein­ faches Vierkantrohr ausgebildet. Um dem Wasserdruck innerhalb des Hohlmantels 5 standzuhalten, ist die äußere Brennkammerwandung 4 mittels sickenförmiger Eindellungen 26 in Strömungsrichtung ausge­ steift. Im Bereich dieser Eindellungen 26 sind die innere und die äußere Brennkammerwandung 3 und 4 punktuell miteinander ver­ schweißt. Die Eindellungen 26 sind im Querschnitt möglichst klein ausgebildet, um den Druckverlust des Heizwassers beim Durchströmen des Hohlmantels geringzuhalten. Der Hohlmantel 5 der Brennkammer 1 ist im oberen Bereich des Gerätes mit einem oberen Flansch 23a verschlossen. Ein baugleicher unterer Flansch 23b verbindet die innere Brennkammerwandung mit einem Abgassammler 25. Der obere Flansch 23a dient auch als Gegenfläche für eine Dichtung 28 einer Brenneraufnahme 24. Die Dichtung 28 ist im gekühlten Bereich der Brennkammer 1, das heißt jenseits des Hohlmantels 5, angeordnet. Auf diese Weise ist die thermische Beanspruchung der Dichtung 28 weitgehend minimiert. Andererseits ist die Dichtung 28 aber auch derart angeordnet, daß sich in ihrem Bereich kein Kondensat ansam­ meln kann. Der obere Flansch 23a ist mit seinem senkrechten Schen­ kel mit der inneren Brennkammerwandung 3 und mit seinem waagerech­ ten Schenkel mit einem radial abstehenden Kragen der äußeren Brennkammerwandung 5 verschweißt.

Zur Montage der Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe werden zunächst die Wärmetauscherrohre 7 in Lötfolie eingewickelt, dann durch die Umbördelung 16 und den Lamellenblock, bestehend aus ei­ ner Randlamelle 27 und weiteren Lamellen 9, hindurchgesteckt und aufgedornt. Anschließend werden im Vakuumlötofen die Rohre 7 nicht nur mit den Lamellen 27 und 9, sondern auch mit der Umbördelung 16 verlötet. Gleichzeitig werden die Umlenkungen 8 und die innere Brennkammerwandung 3 miteinander verlötet. Die Umbördelung 16 er­ möglicht neben der wasserdichten Verbindung zwischen Umlenkungen 8 und innerer Brennkammerwandung 3 auch die exakte Abstandshalterung zwischen der inneren Brennkammerwandung 3 und der Randlamelle 27. Abschließend werden die Umlenkschalen 11 beziehungsweise 11a/11b eingelegt und durch Dichtschweißung des Deckels 19 mit dem die Um­ bördelung 16 aufweisenden Rahmen 15 quasi innerhalb der Umlenkun­ gen 8 ortsfest eingeklemmt.

Gemäß Fig. 7 sind die Umlenkschalen 11 innerhalb der aus Rahmen 15 und Deckel 19 bestehenden Umlenkhaube 12 mit Hilfe von Blattfe­ dern 30 quasi eingeklemmt, so daß deren Ränder dicht an die trich­ terförmigen Rohrenden der Rohre 7 angedrückt werden.

Fig. 8 zeigt die Blattfeder 30 in Wirkverbindung mit dem Oberteil 11b der Umlenkschale 11. Die Blattfeder 30 weist zwei abgebogene Endbereiche 31a und 31b auf, die sich im montierten Zustand an der Innenseite des Deckels 19 der Umlenkhaube 12 abstützen. Ein Mittelteil 32 der Blattfeder 30 greift in eine Eindellung 33 an der Stirnseite der Umlenkschale 11 ein. Dadurch ist eine gute Ar­ retierung gewährleistet, und ein Verrutschen der Blattfeder 30 ist ausgeschlossen. Der Mittelteil 32 der Blattfeder 30 ist mit zwei diametral abstehenden Fortsätzen 34a und 34b versehen. Dieser Fortsätze 34a und 34b klammern das Oberteil 11b der Umlenk­ schale 11 quasi reiterartig ein. Dazu sind die Fortsätze 34a und 34b mit abgespielten Federenden 35 versehen, welche - wie Fig. 11 zeigt - derart ausgebogen sind, daß diese eine flächige Anlage an die gekrümmte Seitenfläche der Umlenkschale 11 aufweisen.

In den Fig. 9 und 10, die einen Zuschnitt für eine Blattfeder 30 und eine fertige, mit Aufwärtsbiegungen der Endabschnitte 31a und 31b und Abwärtsbiegungen der Fortsätze 34a und 34b verse­ hene Blattfeder 30 zeigen, ist noch einmal der Aufbau und die Wir­ kungsweise der Blattfeder 30 veranschaulicht.

Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Blattfeder 30′. Dabei sind Fortsätze 34a′ und 34b′ vorgesehen, welche die flanschartig abstehende Umbördelung 36 zwischen dem Un­ terteil 11a und dem Oberteil 11b der Umlenkschale 11 hintergrei­ fen und umklammern. Außerdem sind vier Endabschnitte 31a′, 31b′, 31c′ und 31d′ zur Anlage an die Innenfläche des Deckels 19 der Umlenkhaube 12 vorgesehen. Eine Arretierung der Blattfeder 30′ wird durch eine in deren zentralen Bereich angeordnete Sicke 37 erreicht, die in eine entsprechend ausgeformte Eindellung 33′ an der Stirnseite des Oberteils 11b der Umlenkschale 11 eingreift.

Fig. 15 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Blattfeder 30′′. Insbesondere ist hier zusätzlich vorgesehen, daß die Blattfeder 30′′ weiteren Halt bekommt, indem eine Abstützung mindestens eines Fortsatzes 34a′′ an dem Rahmen 15 der Umlenkhaube 12 vorgesehen ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk­ bar, die auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims (18)

1. Heizgerät mit einer Brennkammer und einem dieser benachbarten Wärmetauscher, welcher wasserdurch­ flossene, über Umlenkungen miteinander verbundene und Lamellen tragende Rohre aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rohre (7) in Durchbrechun­ gen (10) der Brennkammerwandung (3) eingesetzt sind und die Umlenkungen (8) als jeweils minde­ stens zwei Rohrenden überdachende Umlenkschalen (11) und gegebenenfalls diese sowie die restli­ chen Rohrenden überdachende Umlenkhauben (12a und 12b) ausgebildet sind.

2. Heizgerät mit einem Wärmetauscher, dessen Rohre in zwei Etagen übereinander angeordnet sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Rohrenden der einen Etage durch Umlenkschalen (11) miteinander verbunden sind und daß die Umlenkschalen (11) sowie die Rohrenden der anderen Etage an beiden Rohrmündungsseiten von jeweils einer Umlenkhaube (12a und 12b) überdacht sind.

3. Heizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umlenkhaube (12a beziehungsweise 12b) aus einem mit der Brennkammerwandung (3) ver­ bundenen Rahmen (15) und einem mit dem Rahmen (15) verbundenen Deckel (19) besteht.

4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rahmen (15) mittels Umbördelung (16), die auch der Beabstandung zwischen der Brennkammerwand (3) und einer Randlamelle (27) dient, und gegebenenfalls zusätzlich mittels Löt­ folie (17) mit der Brennkammerwandung (3) sowie über eine Lötung (18) mit dem Deckel (19) verbun­ den ist.

5. Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rohrenden durch einen Lötring (20) mit der Umbördelung (16) verbunden sind.

6. Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschalen (11) innerhalb der Umlenkhaube (12a beziehungs­ weise 12b) zwischen dieser und der Brennkammer­ wandung (3) eingeklemmt sind.

7. Heizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umlenkschalen (11) mit den Rohrenden lose zusammengesteckt sind und innerhalb der Um­ lenkhaube (12) zwischen dieser und den Rohrenden mittels federnder Elemente eingeklemmt sind.

8. Heizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die federnden Elemente als Blattfedern (30; 30′; 30′′) ausgebildet sind.

9. Heizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blattfeder (30; 30′; 30′′) im we­ sentlichen kreuzförmig symmetrisch ausgebildet ist, wobei abgebogene Endabschnitte (31a, 31b; 31a′, 31b′, 31c′, 31d′) an der Umlenkhaube (12) und ein Mittelteil (32) an der Umlenkschale (11) abgestützt sind.

10. Heizgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mittelteil (32) seitlich auskragende Fortsätze (34a, 34b; 34a′, 34b′; 34b′′) auf­ weist, die sich mindestens teilweise an der Kon­ tur der Umlenkschale (11) anschmiegen.

11. Heizgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fortsätze (34a, 34b) abgespreizte Federenden (35) aufweisen, welche sich an der Um­ lenkschale (11) abstützen.

12. Heizgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fortsätze (34a′, 34b′; 34b′′) eine Umbördelung (36), die ein Unterteil (11a) und ein Oberteil (11b) der Umlenkschale (11) verbindet, klemmend übergreifen.

13. Heizgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (34b′′) sich auch an den Seitenwänden, insbesondere an einem Rahmen (15), der Umlenkhaube (12) abstüt­ zen.

14. Heizgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umlenkschale (11) und/oder die Umlenkhaube (12) mindestens eine Eindellung (33) aufweist beziehungsweise aufwei­ sen, in die das Federelement formbündig ein­ greift.

15. Heizgerät mit einer inneren Brennkammerwandung und einer äußeren Brennkammerwandung, die im Be­ reich (22) zwischen einer Brenneraufnahme und dem Wärmetauscher einen wasserdurchflossenen Hohlman­ tel umschließen, nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Brennkammerwandung (3) zur Aufnahme der Rohre (7) vorgesehen ist und sich von der Brenneraufnahme (24) bis zu einem Abgassammler (25) erstreckt.

16. Heizgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die innere Brennkammerwandung (3) über einen oberen Flansch (23a) mit der Brennerauf­ nahme (24) und über einen baugleichen unteren Flansch (23b) mit dem Abgassammler (25) ver­ schweißt ist.

17. Heizgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der obere Flansch (23a) mit der äußeren Brennkammerwandung (4) verschweißt ist.

18. Heizgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die äußere Brennkammer­ wandung (4) sickenförmige Eindellungen (26) auf­ weist, die punktuell mit der inneren Brennkammer­ wandung (3) verschweißt sind.