EP2306112B1 - Heizgerät - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
- F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
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- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/43—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes helically or spirally coiled
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- F24H1/44—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with combinations of two or more of the types covered by groups F24H1/24 - F24H1/40 , e.g. boilers having a combination of features covered by F24H1/24 - F24H1/40
Definitions
- the invention relates to a heater according to the preamble of patent claim 1.
- a heater of the type mentioned is according to the EP 1 562 006 A1 known.
- This consists of a helically coiled, an approximately rectangular flow area having heat exchanger, a combustion chamber in which a burner for liquid or gaseous fuels arranged and which is axially bounded by at least one lid member and radially from the heat exchanger, a housing, consisting of a shell part and the at least one cover element is formed and which encloses the heat exchanger to form an exhaust passage, wherein the heat exchanger at its cover element facing the end has an axially oriented aligned, tubular connecting piece for supplying or discharging a heat transfer medium (Heiz Vietnamese), wherein provided on the cover element a shape adapted opening is, in which the connecting piece is formed plugged.
- the described solution has two cover elements. But just as well, a cup-shaped shell part construction is conceivable, which is closed only with a cover element.
- the heater may also have more than one helical tube heat exchanger: this protest is on the WO 2007/087801 A1 (see in particular FIG. 6 ), which shows a double helix with a common connecting piece.
- the invention has for its object to further improve a heater of the type mentioned.
- the cover element has a cavity for receiving the heat transfer medium, in which the connecting piece is formed ausmündend.
- connection pipe does not open directly into a pipe of the heating circuit, but rather into a cavity designed as a collecting space.
- the heat transfer medium thus flows either from the cavity in the heat exchanger or from the heat exchanger into the cavity, wherein the cavity itself - to avoid a hydraulic short circuit - preferably distanced to the connecting piece either the supply or return connection of the heating circuit is connected.
- the heat transfer medium is thus passed through the cavity, which leads in consequence in a surprisingly simple manner to a water-cooled cover element.
- the solution according to the invention proves to be particularly advantageous if, as will be described in more detail below, a plurality of helical tube heat exchangers are provided, in particular if each helical tube heat exchanger has its own connecting piece on the cover element side and these have a number of openings corresponding to the number of heat exchangers open out the cavity according to the invention, which then advantageously leads to the fact that the heat transfer medium is uniformly mixed before entering the heat exchanger or in the heating circuit flow.
- heater consists of at least one ( FIG. 1 and 5 show one, FIGS. 6 and 7 show three) helically coiled, an approximately rectangular flow area having heat exchanger 1, a cylindrically shaped combustion chamber 2, in which a burner 3 for liquid or gaseous fuels (gas or oil burner) arranged and the axially of at least one cover element 4 and radially from the heat exchanger. 1 is limited, a housing 5, which is formed of a cylindrical shell part 6 and the at least one cover member 4 and the heat exchanger 1 to form an exhaust passage 7 encloses.
- the heat exchanger 1 at its cover element facing the end 8 an axially oriented (parallel to the heat exchanger coil axis) aligned, tubular connecting piece 9 for supply or discharge of a heat transfer medium, wherein the lid member 4 is a form-fitting opening 10 is provided, into which the connecting piece is designed plugged.
- Both the connecting piece 9 and the opening 10 have a circular cross section, wherein between the connecting piece 9 and the opening 10, a sealing element 20, preferably an O-ring, is arranged.
- the cover member 4 has a cavity 11 for receiving the heat transfer medium, in which the connecting piece 9 is formed ausmündend.
- FIGS. 1 . 6 and 7 are each provided at both housing ends or both ends of the combustion chamber 2 cover elements 4, each having a cavity 11.
- FIG. 5 is provided only on the right cover element 4 of the cavity 11 according to the invention.
- the combination of cavity 11 and plug-in connection piece 9 leads, as explained above, to an easily assembled construction, which moreover has the advantage that the cover elements 4 are directly water-cooled.
- FIG. 3 this is designed in the form of Leittrenn familiarn, the return port of a heating circuit for the supply of heat transfer medium to the cavity 11 is connected to the connection port 17 (not shown separately, as readily imaginable).
- the heat transfer medium (heating circuit water) flows through after entry into the connection opening 17 and guided from the flow guides 12, the cover member 4 until it reaches the opening 10 (shown only indicated) and from there via the connecting piece 9 in the heat exchanger 1.
- a venting connection 13 directly communicating with the cavity 11 is provided at the upper end of the cover element 4.
- FIG. 4 which shows a lid member 4, which is provided for receiving the burner 3 with a receiving opening 19, the heat transfer medium from the opening 10 into the cavity 11 flows. There, an annular channel is formed as a flow guide 12, which then leads the heat transfer medium to the connection opening 17 ,
- the cover element 4 is according to FIG. 4 connected to the flow of the heating circuit.
- cover element 4 is according to Figure 1 to 4 in that it is formed from two shells 14, 15 enclosing the cavity 11, wherein a first shell 14 (outer shell) forms an outer surface of the housing 5 and a second shell 15 (inner shell) forms an inner surface in the combustion chamber 2. Furthermore, the said flow guide 12 is formed in each case on such a shell 14, 15, wherein further the shells 14, 15 are formed circular disc-shaped and between the shells 14, 15, a sealing element 16 (only indicated) is arranged.
- the shells 14, 15 according to the FIGS. 1 to 4 are produced by casting and preferably consist of a cast aluminum.
- the cover elements 4 according to the Figures 5 and 6 are also cast, but in the so-called core casting process, ie these cover elements 4 are integrally formed, wherein the cavity 11 is generated by a corresponding lost core during casting.
- the cover element 4 is formed in shape matching the combustion chamber side to the coiled heat exchanger 1. This is good at paragraphs 18 in the Figures 2 and 4 recognizable.
- FIGS. 6 and 7 advantageously provided that three helically coiled, nested heat exchanger 1 are used to form a particularly large heater.
- the lid member 4 provided with the cavity 11 forms, as already explained, a collector into which the three connecting pieces 9 of the heat exchangers 1 are opened by 120 °.
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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 insbesondereFigur 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
- Figur 1
- im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Heizgerätes;
- Figur 2
- in Draufsicht (Innenseite der Brennkammer) das dem Brenner gegenüberliegende Deckelelement gemäß
Figur 1 ; - Figur 3
- als Explosionsdarstellung das Deckelelement gemäß
Figur 2 ; - Figur 4
- als Explosionsdarstellung das brennerseitige Dec- kelelement gemäß
Figur 1 ; - Figur 5
- perspektivisch und im Teilschnitt eine zweite Aus- führungsform des erfindungsgemäßen Heizgerätes;
- Figur 6
- perspektivisch und im Teilschnitt eine dritte Aus- führungsform des erfindungsgemäße Heizgerätes mit mehreren Wendelwärmetauschern; und
- Figur 7
- in Vorderansicht ohne Deckelelement das Heizgerät gemäß
Figur 6 . - Das in den
Figuren 1 bis 7 dargestellte Heizgerät besteht aus mindestens einem (Figur 1 und5 zeigen einen,Figur 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
Figuren 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 gemäßFigur 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
Figur 3 und 4 ist bezüglich dieser Wasserkühlung bevorzugt vorgesehen, dass im Hohlraum 11 mindestens eine Strömungsführung 12 angeordnet ist. - In
Figur 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
Figur 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
Figur 3 an den Rücklauf eines Heizkreises angeschlossen ist, ist das Deckelelement 4 gemäßFigur 4 an den Vorlauf des Heizkreises angeschlossen. - Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Deckelelements 4 besteht gemäß
Figur 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
Figuren 1 bis 4 sind gusstechnisch hergestellt und bestehen vorzugsweise aus einem Aluminiumguss. Die Deckelelemente 4 gemäß denFiguren 5 und6 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
Figuren 2 und4 erkennbar. - Weiterhin vorteilhaft ist vorgesehen (siehe insbesondere
Figur 1 ,5 und6 ), dass das Deckelelement 4 in den Mantelteil 6 einschieb- und fixierbar, vorzugsweise durch Umbördeln, ausgebildet ist. - Schließlich ist mit Verweis auf
Figur 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 inFigur 6 beim linken Deckelelement 4 mittig und beim rechten Deckelelement 4 oben angeordnet ist (die Pfeile verdeutlichen die Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums). -
- 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
Claims (15)
- 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 mindestens zwei schraubenförmig gewendelte, ineinander gedrehte Wärmetauscher (1) vorgesehen sind. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Deckelelement (4) zur Aufnahme des Brenners (3) mit einer Aufnahmeöffnung (19) versehen ist. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (9) und die Öffnung (10) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. - Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Anschlussstutzen (9) und der Öffnung (10) ein Dichtelement (20), vorzugsweise ein O-Ring, angeordnet ist.
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