EP1562006B1 - Heizgerät - Google Patents
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- EP1562006B1 EP1562006B1 EP04029792A EP04029792A EP1562006B1 EP 1562006 B1 EP1562006 B1 EP 1562006B1 EP 04029792 A EP04029792 A EP 04029792A EP 04029792 A EP04029792 A EP 04029792A EP 1562006 B1 EP1562006 B1 EP 1562006B1
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- F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters
- F24H9/146—Connecting elements of a heat exchanger
Definitions
- the invention relates to a heater according to the preamble of claim 1.
- a heater is for example from the EP 1 039 246 A2 known.
- Another heater is for example from the DE 100 26 549 C1 or the DE 101 14 490 C1 known.
- This heater consists of a helical coiled heat exchanger, known in the art as Inox Radial Heating Surface. Further, the heater has a cylindrical combustion chamber, which is axially bounded by a front and a rear cover element (so-called front and rear circuit board) and radially from the heat exchanger. On one of the two boards, moreover, a burner for liquid or gaseous fuels (oil or gas) is arranged. Finally, a housing which is formed from a jacket part, so-called exhaust jacket, and the two boards, the heat exchanger to form an exhaust passage.
- the integration of the heat exchanger takes place in this heater by welding with the end-side boards, in which a corresponding depression is pressed to compensate for the pitch of the helix.
- the open flow cross section of the heat exchanger thus ends in each case at the boards.
- two further boards are required on both sides (front and back), to each of which then a connecting piece is welded for connection to the house-side heating circuit. Further details are explained below with reference to a drawing of this prior art.
- the boards are relatively expensive, since at least for the respective inner corrosion reasons a high quality stainless steel must be used.
- the material waste is quite high, since the approximately round boards are punched out of square pre-material. In the two burner-side cover elements is still the waste for the burner opening added.
- a fairly large clamping area is required. The outwardly projecting clamping areas cause a fairly large distance between coil and outer exhaust jacket, which increases the overall diameter of the heater, which contradicts the desired compactness.
- the invention has for its object to eliminate the aforementioned disadvantages of the heater of the type mentioned in the simplest possible way, in particular from the aspect to facilitate assembly and even more compact and cost-effective form the heater.
- the shell part consists of an approximately cylindrical shell whose end faces are preferably crimped inwardly after insertion of the heat exchanger and the boards, so that these components are fixed.
- the exhaust jacket is preferably provided an upper opening for the exhaust gas outlet and a lower for the condensate drain.
- the breakpoints for the burner and the interface to the burner seal are integrated on the front panel.
- the suspension points for the entire heater and a so-called Befest Trentsdom for a combustion chamber insulation are arranged on the backplane.
- FIG. 7 a heater known from the prior art is first of all shown (see also the similar ones in any case) DE 101 14 490 C1 ).
- This heater comprises - as well as the inventive - a helically coiled, formed from stainless steel corrosion reasons heat exchanger 1, the cooling water side has an approximately rectangular flow cross-section and in which between the resulting coils of the heat exchanger 1 exhaust gas flow column 25 are provided.
- a cylindrical combustion chamber 2 is provided, which is axially bounded by a front 3 and a rear cover member 4 and radially from the heat exchanger 1, wherein a burner 5 for liquid or gaseous fuels on one of the two cover elements 3, 4 (here cover element 3) is.
- both the heater according to the invention (see Figures 1 to 6 and 8 and 9) and the device according to Figure 7, a housing 6, which is formed from a shell part 7 and the cover elements 3, 4 and the heat exchanger 1 to form a Exhaust gas channel 8 encloses.
- the heat exchanger 1 is therefore initially produced as a helix.
- Both ends 9, 10 are preferably introduced approximately circular holes and the open, rectangular flow cross-section, as shown in Figure 6, sealed with a cover member.
- tubular and formed as the heat exchanger 1 also made of stainless steel connecting pieces 11, 12 are used and welded.
- a seal 16 - for a particularly good tolerance compensation preferably as indicated a lip or double lip seal - is arranged.
- the shell part 7 at metallic version on both sides encircling edges 21, which - as shown in Figures 1, 3 and 4, after assembly of the cover elements 3, 4 are crimped.
- the preferably circular openings 13, 14 on the cover elements 3, 4 further have a diameter D O , which is slightly larger than the outer diameter (D A ) of the tubular connecting piece (11, 12) is formed, moreover, preferably between the Connection piece 11, 12 and the cover elements 3, 4 each have a seal 15, preferably an O-ring seal, is provided.
- the jacket part 7 to be made of plastic.
- an exhaust gas outlet 17 communicating with the exhaust gas duct 8 is arranged on the casing part 7.
- an exhaust pipe which may preferably also consist of plastic.
- the exhaust gas itself is already cooled in the exhaust duct 8 to below 100 ° C and thus no longer too hot for a plastic jacket.
- the jacket part 7 of the heater according to the invention has a condensate outlet 18 at the geodetically lowest point.
- an approximately the inner diameter of the heat exchanger 1 having the opening 19 is provided on the burner-side cover member 3 for the burner 5, in which the burner 5 mounted on a burner burner plate 20 of corresponding size can be used.
- cover element optionally fastening elements 22 for the heater and / or a fastener 23 for a combustion chamber insulation 24 (preferably according to the DE 196 27 961 C2 ) arranged.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Heizgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Heizgerät ist z.B. aus der
EP 1 039 246 A2 bekannt. - Ein weiteres Heizgerät ist beispielsweise aus der
DE 100 26 549 C1 oder derDE 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 Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
- Mit anderen Worten wird also vorgeschlagen, an den Wendelenden des Wärmetauschers jeweils stirnseitig einen rohrförmig ausgebildeten Anschlußstutzen anzuschweißen. Diese zwischenbaugruppe stellt dann den kompletten hydraulischen Druckkörper dar. Auf die axialen Stirnseiten des Wärmetauschers werden die Platinen, die vorzugsweise aus Aluminumdruckguss hergestellt sind, aufgeschoben, wobei auch hier die Platinenoberfläche vorzugsweise an die Wendelsteigung angepasst ausgebildet ist, um einen Abgasstrom zwischen Wendel und Platine zu verhindern. Vorzugsweise über ein Dichtelement (zum Beispiel O-Ring) erfolgt die abgasseitige Abdichtung zwischen den Anschlussstutzen und den Deckelelementen. Ein weiteres Dichtelement ist ferner vorzugsweise jeweils zwischen der Platine und dem äußeren Abgasmantel (Mantelteil) vorgesehen. Das Mantelteil besteht aus einem annähernd zylindrischen Mantel, dessen Stirnseiten nach dem Einsetzen des Wärmetauschers und der Platinen vorzugsweise nach innen gebördelt werden, so dass diese Bauteile fixiert sind. Am Abgasmantel ist vorzugsweise eine obere Öffnung für den Abgasaustritt und eine untere für den Kondensatablauf vorgesehen. An der Frontplatine sind darüber hinaus vorzugsweise die Haltepunkte für den Brenner sowie die Schnittstelle zur Brennerdichtung intergriert. Schließlich sind an der Rückplatine die Aufhängepunkte für das gesamte Heizgerät sowie ein sogenannter Befestigungsdom für eine Brennraumdämmung angeordnet.
- 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 verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Es zeigt
- Figur 1
- in perspektivischer Ansicht das erfindungsgemäße Heizgerät bei demontiertem Brenner;
- Figur 2
- im Schnitt das Heizgerätes gemäß Figur 1 mit beiden Deckelelementen und montiertem Brenner;
- Figur 3
- in Vorderansicht das brennerseitige Deckelelement;
- Figur 4
- in Vorderansicht das brennerabgewandte Deckelelement;
- Figur 5, 6
- in perspektivischer Ansicht der Wärmetauscher ohne und mit Anschlußstutzen;
- Figur 7
- ein Heizgerät gemäß dem bekannten Stand der Technik;
- Figur 8
- in Vorderansicht das erfindungsgemäß Heizgerät mit vier zugankern; und
- Figur 9
- in perspektivischer Ansicht das Heizgerät gemäß Figur 8.
- In Figur 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 Figuren 1 bis 6 und 8 und 9) als auch das Gerät gemäß Figur 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. - Wesentlich für das erfindungsgemäße Heizgerät ist nun, dass der Wärmetauscher 1 an seinen beiden Enden 9, 10 axial orientiert ausgerichtete Anschlußstutzen 11, 12 aufweist und dass an den Deckelelementen 3, 4 an die Anschlußstutzen 11, 12 formangepaßt ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen 13, 14 vorgesehen sind, wobei die Deckelelemente 3, 4 vorzugsweise axial in das Mantelteil 7 einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind.
- Wie insbesondere aus Figur 5 und 6 ersichtlich, wird der Wärmetauscher 1 also zunächst als Wendel hergestellt. An seinen beiden Enden 9, 10 werden vorzugsweise etwa kreisrunde Löcher eingebracht und der offene, rechteckige Durchströmungsquerschnitt wird, wie in Figur 6 dargestellt, mit einem Deckelelement verschlossen. In die kreisrunden Löcher werden die erwähnten, 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. Zur Fixierung des Wärmetauschers 1 werden ferner front- und rückseitig die oben bereits erwähnten Deckelelemente 3, 4 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 der Deckelelemente 3, 4 zum Mantelteil 7 zu gewährleisten, ist vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen diesen beiden Bauteilen eine Dichtung 16 - für einen besonders guten Toleranzausgleich vorzugsweise wie angedeutet dargestellt eine Lippen- bzw. Doppellippen-Dichtung - angeordnet ist. Darüber hinaus weist das Mantelteil 7 bei metallischer Ausführung beidseitig umlaufende Kanten 21 auf, die - wie aus den Figuren 1, 3 und 4 ersichtlich, nach Montage der Deckelelemente 3, 4 umgebördelt werden.
- Die vorzugsweise kreisförmig ausgebildeten Öffnungen 13, 14 an den Deckelelementen 3, 4 weisen ferner einen Durchmesser DO auf, der geringfügig größer als der Aussendurchmesser (DA) der rohrförmig ausgebildeten Anschlußstutzen (11, 12) ausgebildet ist, wobei darüber hinaus vorzugsweise zwischen den Anschlußstutzen 11, 12 und den Deckelelementen 3, 4 jeweils eine Dichtung 15, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist.
- Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, mindestens eines der beiden (vorzugsweise beide) 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 guten Wärmeübertragung niedrigen Abgastemperaturen eröffnen ferner die insbesondere fertigungstechnisch günstige Möglichkeit, das Mantelteil 7 aus Kunststoff herzustellen. Insbesondere in diesem Fall ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass die Deckelelemente 3, 4, wie in Figur 8 und 9 dargestellt, über zuganker 26 fest, aber lösbar miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise mindestens drei, vorzugsweise vier Zuganker 26 vorgesehen sind, die außen am Gehäuse 6, das Mantelteil 7 umschließend angeordnet sind.
- Unabhängig vom verwendeten Material ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass am Mantelteil 7 ein mit dem Abgaskanal 8 in Verbindung stehender Abgasaustritt 17 angeordnet ist. An diesen Abgasaustritt 17 schließt sich, was in Figur 9 dargestellt ist, ein Abgasrohr an, das vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff bestehen kann. 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 Figur 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 etwa den Innendurchmesser des Wärmetauschers 1 aufweisende Öffnung 19 vorgesehen, in die der auf eine entsprechend groß ausgebildet Brennerträgerplatte 20 montierte Brenner 5 einsetzbar ist. Schließlich sind erfindungsgemäß am brennerabgewandten Deckelelement wahlweise Befestigungselemente 22 für das Heizgerät und/oder ein Befestigungselement 23 für eine Brennraumdämmung 24 (vorzugsweise gemäß der
DE 196 27 961 C2 ) angeordnet. -
- 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
- 15
- Dichtung
- 16
- Dichtung
- 17
- Abgasaustritt
- 18
- Kondensatablauf
- 19
- Öffnung
- 20
- Brennerträgerplatte
- 21
- Kante
- 22
- Befestigungselement
- 23
- Befestigungselement
- 24
- Brennraumdämmung
- 25
- Abgasströmungsspalte
- 26
- Zuganker
- DA
- Aussendurchmesser Anschlußstutzen
- DO
- Durchmesser Öffnung
Claims (11)
- Heizgerät, umfassend- einen schraubenförmig gewendelten, kühlwasserseitig einen etwa rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweisenden 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, angeschweißte und rohrförmig ausgebildete Anschlußstutzen (11, 12) aufweist, und- dass an den Deckelelementen (3, 4) an die Anschlußstutzen (11, 12) formangepaßt ausgebildete und von diesen abgedichtet durchgriffene Öffnungen (13, 14) vorgesehen sind.
- Heizgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckelelemente (3, 4) axial in das Mantelteil (7) einschieb- und formschlüssig mit diesem abgedichtet verbindbar ausgebildet sind. - Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eines der beiden Deckelelemente (3, 4) gusstechnisch hergestellt, vorzugsweise aus Aluminumdruckguss gebildet ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kreisförmig ausgebildeten Öffnungen (13, 14) an den Deckelelementen (3, 4) einen Durchmesser (D0) aufweisen, der, eine entsprechende Dichtung berücksichtigend, geringfügig größer als der Aussendurchmesser (DA) der rohrförmig ausgebildeten Anschlußstutzen (11, 12) ausgebildet ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Anschlußstutzen (11, 12) und den Deckelelementen (3, 4) jeweils eine Dichtung (15), vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, vorgesehen ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckelelemente (3, 4) wärmetauscherseitig jeweils eine der Wendelsteigung angepaßte Oberflächenform aufweisen. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Deckelelementen (3, 4) und dem Mantelteil (7) jeweils eine Dichtung (16), vorzugsweise eine LippenDichtung, vorgesehen ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantelteil (7) aus Kunststoff gebildet ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckelelemente (3, 4) über Zuganker (26) fest, aber lösbar miteinander verbunden, wobei vorzugsweise mindestens drei, vorzugsweise vier Zuganker (26) vorgesehen sind, die außen am Gehäuse (6), das Mantelteil (7) umschließend angeordnet sind. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass am brennerseitige Deckelelement für den Brenner (5) eine etwa den Innendurchmesser des wärmetauschers (1) aufweisende Öffnung (19) vorgesehen ist, in die der auf eine entsprechend groß ausgebildet Brennerträgerplatte (20) montierte Brenner (5) einsetzbar ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantelteil (7) beidseitig umlaufende Kanten (21) aufweist, die nach Montage der Deckelelemente (3, 4) umgebördelt werden.
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