DE102006004900A1

DE102006004900A1 - Heizgerät

Info

Publication number: DE102006004900A1
Application number: DE102006004900A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schleiter
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Generations Group GmbH and Co KG
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-16
Also published as: US20100044011A1; EP1979696B1; EP1979696A2; CA2637845C; CA2637845A1; WO2007087801A2; ATE553346T1; WO2007087801A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, bestehend aus mindestens zwei schraubenlinienförmig gewendelten, von einem Heizmedium durchströmbaren und einen entsprechend gewendelten Heizgasdurchströmspalt (S) definierenden Wärmetauschern (1, 2), die als Flachrohre (F) parallel zueinander und ineinander geführt angeordnet sind und rück- und vorlaufseitig jeweils zwei Wendelenden (3, 4; 3', 4') aufweisen. Die mindestens zwei hydraulisch miteinander in Bezug auf Heizmediumsanschlüsse (5) in Verbindung stehenden Wärmetauscher (1, 2) umschließen eine zylindrische Brennkammer (BR), die, axial gesehen, beidendig von je einer Abschlußwand (6, 7) begrenzt ist, von denen eine der Abschlußwände (6, 7) als Anschlußwand (6) für einen Brenner (B) ausgebildet ist. Ein Gehäuse (8), das aus einem Mantelteil (9) und den Wänden (6, 7) gebildet ist, umschließt die beiden Wärmetauscher (1, 2) unter Ausbildung eines mit Abgasanschluß (10) versehenen Abgasraumes (11).
Nach der Erfindung sind die Wendelenden (3, 4; 3', 4') der die mindestens zwei Wärmetauscher (1, 2) bildenden Flachrohre (F) jeweils paarweise bündig nebeneinander angeordnet und die Ränder (R) ihrer sich benachbart erstreckenden Wände (W) sind flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Die vor- und rücklaufseitigen Wendelenden (3, 4; 3', 4') sind zwecks hydraulischer Verbindung beider Flachrohre (F) an je ein kappenartiges, zu den Flachrohren (F) hin offenes Verteilergehäuse (12) flüssigkeitsdicht angesetzt, und jedes Verteilergehäuse ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizgerät insbesondere gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Heizgeräte der eingangs genannten Art sind bspw. nach der DE 102 11 489 C1 bekannt, wobei solche mit Doppel- oder Mehrfachwendeln als Wärmetauscher ausgestatteten Heizgeräte insbesondere für größere Leistungsbereiche bestimmt sind. Die Einbindung der beiden gewendelten, aus Flachrohren gebildeten Wärmetauscher erfolgt beim genannten Heizgerät durch Verschweißen mit beidseitig vorhandenen Platinen (Abschlußwände), in die mit Rücksicht auf die Steigung der beiden gewendelten Flachrohre bzw. der Wärmetauscher entsprechende Vertiefungen eingeprägt sind, wobei die offenen Enden der dort steigungsentsprechend schräg abgeschnittenen Flachrohre an Zu- und Abströmöffnungen in den Platinen angeschlossen sind. Diese Platinen müssen außerdem als Hohlplatinen ausgebildet sein, um Vor- und Rücklaufkammern mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für anzuschließende Wärmeverbrauchskreise zu bilden.

Diese relativ aufwendige Konstruktion zu vereinfachen, insbesondere sich über den gesamten Heizgerätequerschnitt abdeckende Hohlplatinen zu vermeiden und für eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung der parallel geführten Wärmetauscher bzw. Flachrohre zu sorgen, liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, und zwar verbunden mit der Maßgabe, dabei insgesamt günstigere Fertigungsvoraussetzungen zu schaffen.

Diese Aufgabe ist mit einem Heizgerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.

Diese erfindungsgemäße Ausbildung ist zwar insbesondere für Heizgeräte bestimmt, deren Wärmetauscher aus mindestens zwei Rohrwendeln bestehen, bei denen es also gilt, die beteiligten Flachrohrwendeln miteinander hydraulisch zu verbinden, an ihren Enden zu verschließen und für gemeinsame Heizmediumsanschlüsse zu sorgen. Es hat sich aber gezeigt, daß die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft auch für Heizgeräte geeignet ist, die bspw. aufgrund geringerer Leistungsanforderung mit nur einem gewendelten Flachrohr auskommen. Diesbezüglich wird auf den unabhängigen Patentanspruch 11 verwiesen, dessen Ausführungsform sonst unmittelbar an den Wendelenden selbst vorzunehmende Abschluß- und Anschlußmaßnahmen für die Heizmediumsanschlüsse vorteilhaft entbehrlich macht.

Vorteilhafte Weiterbildungen zu den unabhängigen Patentansprüchen 1. und 11. ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Mit die erfindungsgemäßen Lösung gemäß Patentanspruch 1, für die nachfolgend auf zwei Wärmetauscher bzw. Wendeln Bezug genommen wird, sind die gestellten Forderungen erfüllt. Abgesehen davon, daß die kappenartigen Verteilergehäuse mit ihren Heizmediumsanschlüssen zunächst unabhängig von den Wärmetauscherwendeln hergestellt werden können und an den Wendeln selbst, abgesehen von der flüssigkeitsdichten Verbindung ihrer benachbart verlaufenden Wände, weder Überströmöffnungen noch sonstige besondere Fertigungseingriffe vorzunehmen sind, erfüllt die erfindungsgemäße Ausbildung der beiden Wärmetauscherwendeln als wesentliches Element des Heizgerätes eine Doppelfunktion, nämlich zum Einen wird die hydraulische Verbindung der beiden Wendeln durch die Verteilergehäuse hergestellt, die gleichzeitig eine bequemen Ansatz für die Vor- und Rücklaufanschlüsse darstellen, und zum Anderen wird der Heizmediumsrücklauf unmittelbar und konzentriert den beiden Wendelenden zugeführt bzw. vorlaufseitig der Heizmediumsvorlauf entsprechend konzentriert abgeführt. Außerdem sind, da die bisherigen Hohlplatinen wegfallen, an den Abschlußwänden für die Brennkammer keine steigungsangepaßten Anschlußverformungen für die schräg zulaufenden Wendelenden zu berücksichtigen, sondern lediglich einfache Durchgriffsöffnungen für die Heimediumsanschlüsse, die parallel zur Achse der Brennkammer am Heizgerät abgehen.

Vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Ansprüche zum Patentanspruch 1 bestehen in Folgendem:
Die kappenartigen Verteilergehäuse sind im quer zur Strömungsrichtung des Heizmediums gesehenen Schnitt im Wesentlichen dem Öffnungsquerschnitt beider Wendelenden entsprechend ausgebildet, d.h., die beiden kappenartigen Verteilergehäuse beanspruchen praktisch keinen zusätzlich Raum und stellen insoweit nur eine außenkonturseitige Fortsetzung der Wendelenden dar.

Die Zu- und Abströmöffnungen an den Wendelenden sind in einer in Bezug auf die Strömungsrichtung schräg orientierten Ebene angeordnet, an die die entsprechend aber entgegengesetzt geschnittenen Verteilergehäuse angesetzt sind. Dies führt, was noch näher zu erläutern sein wird, zu einer weiter verbesserten gleichmäßigen Verteilung des Heizmediums auf die beiden Wendeln. Davon ausgehend, sind die Verteilergehäuse in Seitenansicht im Wesentlichen als rechtwinklige Dreiecke ausgebildet, deren Hypothenuse die Anschlußseite für die Wendelenden bildet und an deren größerer Kathede der Heizmediumsanschluß angeordnet ist.

Ferner sind die Verteilergehäuse in Bezug auf die Rücklaufzuführung und auch den abströmenden Vorlauf vom unteren Flachrohr bzw. der unteren Flachrohrwendel ausgehend mit ansteigender Hypothenuse angeordnet.

Um auch im Inneren der Verteilergehäuse die Strömungsverteilung in Bezug auf die beiden Wendeln zu optimieren, können die den angesetzten Wendelenden gegenüberstenden Abschlußwände der Verteilergehäuse vorteilhaft konkav gewölbt oder innenseitig konkav profiliert ausgebildet sein.

Die Verteilergehäuse können dabei in Form von Tiefziehteilen ausgebildet werden oder auch in der Weise, daß die Verteilergehäuse jeweils aus einem ihrer Endform entsprechendem und aufzufaltendem Blechzuschnitt gebildet sind. Möglich ist aber auch, die Verteilergeäuse bspw. aus Feinguß herzustellen, was den Vorteilhat, daß dabei die Heizmediumsanschlüsse direkt mit ausgeformt bzw. gegossen werden können.

Das erfindungsgemäße Heizgerät und vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch
1 einen vereinfachten Schnitt durch den eigentlichen Wärmetauscher des Heizgerätes;
2 einen entsprechenden Schnitt gemäß 1 in spezieller Ausführungsform;
2A einen Blechzuschnitt für die Ausbildung von Verteilergehäusen;
3 perspektivisch ein Ende der Doppelwendel;
4 das Ende der Doppelwendel gemäß 3 mit angesetztem Verteilergehäuse;
5 eine der Darstellung gemäß 4 entsprechende Darstellung eines Wendelendes in konturangepaßter Ausführungsform des Vereilergehäuses;
6 einen Schrägschnitt längs Linie VI-VI in 5;
7 perspektivisch den Wärmetauscher des Heizgerätes in Gesamtdarstellung;
8 ebenfalls perspektivisch und vereinfacht das gesamte Heizgerät ohne äußeres Zubehör;
9 perspektivisch ein Ende eines nur aus einer Wendel gebildeten Wärmetauschers mit angesetztem Abschlußgehäuse und
10 eine Ausführungsform des Abschlußgehäuses aus Feinguß.
Das erfindungsgemäße Heizgerät besteht gemäß Ausführungsbeispiel nach wie vor und unter Verweis auf die 1 und 7, 8 aus zwei schraubenlinienförmig gewendelten, von einem Heizmedium durchströmbaren und einen entsprechend gewendelten Heizgasdurchströmspalt S definierenden Wärmetauschern 1, 2, die als Flachrohre F parallel zueinander und ineinander geführt bzw. ineinander gewissermaßen verschraubt angeordnet sind.
Diese Wärmetauscher 1, 2, die somit eine Doppelwendel bilden, weisen jeweils rück- und vorlaufseitig zwei Wendelenden 3, 4; 3' 4' (siehe 1,2) auf, wobei die beiden hydraulisch miteinander in Bezug auf Heizmediumsanschlüsse 5 in Verbindung stehenden Wärmetauscher 1, 2 eine zylindrische Brennkammer BR umschließen, die, axial gesehen, beidendig von je einer Abschlußwand 6, 7 begrenzt ist, von denen eine als Anschlußwand 6 für einen Brenner B dient. Ein Gehäuse 8, das aus einem Mantelteil 9 und den Wänden 6, 7 (in 1 nur schematisch angedeutet) gebildet ist, umschließt die beiden Wärmetauscher 1, 2 unter Ausbildung eines mit Abgasanschluß 10 (siehe 8) versehenen Abgasraumes 11, der ebenfalls in 1 schematisch mit angedeutet ist.
Für ein solches Heizgerät ist nun wesentlich, daß die Wendelenden 3, 4; 3' 4' der beiden die Wärmetauscher 1, 2 bildenden Flachrohre F jeweils paarweise bündig nebeneinander angeordnet und die Ränder R (siehe 3) ihrer sich benachbart erstreckenden Wände W flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Die vor-und rücklaufseitigen Wendelenden 3, 4; 3' 4' sind dabei zwecks hydraulischen Verbindung beider Flachrohre F gemeinsam an je ein kappenartiges, zu den Flachrohren F hin offenes Verteilergehäuse 12 flüssigkeitsdicht angesetzt, wobei jedes Verteilergehäuse 12 mit je einem der Heizmediumsanschlüsse 5 versehen ist.
Wie insbesondere aus den 1 bis 5 ersichtlich, sind die kappenartigen Verteilergehäuse 12 im quer zur Strömungsrichtung des Heizmediums gesehenen Schnitt im Wesentlichen dem Öffnungsquerschnitt beider Wendelenden 3, 4; 3', 4' entsprechend ausgebildet, um so wenig wie möglich Raum zu beanspruchen.
Ebenfalls unter Bezug auf die 4 bis 6 sind die Zu- und Abströmöffnungen 14, 14' an den Wendelenden 3, 4; 3', 4' bevorzugt in einer in Bezug auf die Strömungsrichtung schräg orientierten Ebene E (siehe 2) angeordnet, an die die entsprechend entgegengesetzt schräg geschnittenen Verteilergehäuse 12 angesetzt, d.h., angeschweißt sind.
Damit stellen sich die Verteilergehäuse 12 in Seitenansicht im wesentlichen als rechtwinklige Dreiecke dar, deren Hypo-thenusen H die Anschlußseite für die Wendelenden 3, 4; 3', 4' bilden, an deren größeren Katheden K jeweils der zugehörige Heizmediumsanschluß 5 angeordnet ist.
Dabei sind bevorzugt zwecks Optimierung der Zu- und Abströmverhältnisse für das Heizmedium die Verteilergehäuse 12 mit Bezug auf die Rücklaufführung und 2 vom unteren Flachrohr F bzw. vom Wärmetauscher 2 ausgehend mit ansteigender Hypothenuse H angeordnet.
Aus gleichem Grunde, d.h., zwecks Optimierung können auch die den Wendelenden 3, 4; 3', 4' gegenüberstenden Abschlußwände 13 der Verteilergehäuse 12 konkav gewölbt oder innenseitig konkav profiliert ausgebildet sein, wie dies in der Schrägschnittdarstellung gemäß 6 mit veranschaulicht ist.
Die vorerläuterten Verteilergehäuse 12 sind aufgrund ihrer Einfachheit ohne weiteres auch als Tiefziehteile herstellbar, können aber auch jeweils aus einem ihrer Endform entsprechendem und aufzufaltenden Blechzuschnitt BZ gebildet werden, wovon einer in 2A für in Seitenansicht dreieckige Verteilergehäuse 12 dargestellt ist, welche Form bevorzugt wird, da sich dadurch unter Bezug auf 2 eine optimierte Verteilung der Rücklaufzuströmung und der Vorlaufabströmung des Heizmediums auf die beiden gewendelten Wärmetauscher 1, 2 ergibt. Möglich ist aber auch, wie vorerwähnt, die Herstellung bzw. Ausbildung der Verteilerkappen 12 aus bspw. Feinguß, wobei vorteilhaft der jeweilige Heizmediumsanschluß 5 gleich mit ausgeformt werden kann.
Gleiches gilt auch für Heizgeräte, deren Wärmetauscher nur aus einer Flachrohrwendel 1 besteht, was der Vollständigkeit in 9 verdeutlicht ist, wobei es sich bei dieser Darstellung um die bevorzugte Ausführungsform handelt, bei der die rück- und vorlaufseitigen Wendelenden 3, 4 des Flachrohres F schräg abgeschnitten und die daran angesetzten Abschlußgehäuse 12' entgegengesetzt entsprechend schräg, in Seitenansicht ein flaches Dreieck bildend, abgeschnitten sind. 10 zeigt unter Einbezug des Heizmediumsanschlusses 5 eine Ausführungsform des Abschlußgehäuses 12' als Feingußteil.

Claims

Heizgerät, bestehend aus mindestens zwei schraubenlinienförmig gewendelten, von einem Heizmedium durchströmbaren und einen entsprechend gewendelten Heizgasdurchströmspalt (S) definierenden Wärmetauschern (1, 2), die als Flachrohre (F) parallel zueinander und ineinander geführt angeordnet sind und rück- und vorlaufseitig jeweils zwei Wendelenden (3, 4; 3', 4') aufweisen, wobei die beiden hydraulisch miteinander in Bezug auf Heizmediumsanschlüsse (5) in Verbindung stehenden Wärmetauscher (1, 2) eine zylindrische Brennkammer (BR) umschließen, die, axial gesehen, beidendig von je einer Abschlußwand (6, 7) begrenzt ist, von denen eine der Abschlußwände (6, 7) als Anschlußwand (6) für einen Brenner (B) ausgebildet ist und wobei ferner ein Gehäuse (8), das aus einem Mantelteil (9) und den Wänden (6, 7) gebildet ist, die beiden Wärmetauscher (1, 2) unter Ausbildung eines mit Abgasanschluß (10) versehenen Abgasraumes (11) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelenden (3, 4; 3', 4') der die mindestens zwei Wärmetauscher (1, 2) bildenden Flachrohre (F) jeweils paarweise bündig nebeneinander angeordnet und die Ränder (R) ihrer sich benachbart erstreckenden Wände (W) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind, daß die vor-und rücklaufseitigen Wendelenden (3, 4; 3', 4') zwecks hydraulischen Verbindung beider Flachrohre (F) an je ein kappenartiges, zu den Flachrohren (F) hin offenes Verteilergehäuse (12) flüssigkeitsdicht angesetzt sind und daß jedes Verteilergehäuse (12) mit je einem der Heizmediumsanschlüsse (5) versehen ist.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kappenartigen Verteilergehäuse (12) im quer zur Strömungsrichtung des Heizmediums gesehenen Schnitt im Wesentlichen dem Öffnungsquerschnitt beider Wendelenden (3, 4; 3', 4') entsprechend ausgebildet sind.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abströmöffnungen (14, 14') an den Wendelenden (3, 4; 3', 4') in einer in Bezug auf die Strömungsrichtung schräg orientierten Ebene (E) angeordnet sind und damit an entsprechend aber entgegengesetzt schräg geschnittene Verteilergehäuse (12) angesetzt sind.
Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) in Seitenansicht im Wesentlichen als rechtwinklige Dreiecke ausgebildet sind, deren Hypothenuse die Anschlußseite für die Wendelenden (3, 4; 3', 4') bildet und an deren größerer Kathede der Heimediumsanschluß (5) angeordnet ist.
Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) in Bezug auf die Rücklaufführung vom unteren Flachrohr ausgehend mit ansteigender Hypothenuse und in Bezug auf die abgehende Vorlaufführung mit entgegengesetzt orientierter Steigung amgeordnet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wendelenden (3, 4; 3', 4') gegenüberstenden Abschlußwände (13) der Verteilergehäuse (12) konkav gewölbt oder innenseitig konkav profiliert ausgebildet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) in Form von Tiefziehteilen ausgebildet sind.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) jeweils aus einem ihrer Endform entsprechendem und aufzufaltendem Blechzuschnitt (BZ) gebildet ist.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) für den Ansatz der Heizmediumsanschlüsse (5) mit einer Öffnungsaushalsung (14) versehen sind.
Heizgerät nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilergehäuse (12) unter Einbezug der Heizmediumsanschlüsse (5) als Gußteile, vorzugsweise Feingußteile ausgebildet sind.
Heizgerät, bestehend aus einem schraubenlinienförmig gewendelten, von einem Heizmedium durchströmbaren und einen entsprechend gewendelten Heizgasdurchströmspalt (S) definierenden Wärmetauscher (1), der als Flachrohr (F) rück- und vorlaufseitig jeweils zwei Wendelenden (3, 4) aufweist, wobei der Heizmediumsanschlüsse (5) aufweisende Wärmetauscher (1) eine zylindrische Brennkammer (BR) umschließt, die, axial gesehen, beidendig von je einer Abschlußwand (6, 7) begrenzt ist, von denen eine der Abschlußwände (6, 7) als Anschlußwand (6) für einen Brenner (B) ausgebildet ist und wobei ferner ein Gehäuse (8), das aus einem Mantelteil (9) und den Wänden (6, 7) gebildet ist, den Wärmetauscher (1) unter Ausbildung eines mit Abgasanschluß (10) versehenen Abgasraumes (11) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wendelenden (3, 4) des den Wärmetauscher (1) bildenden Flachrohres (F) je ein kappenartiges, zu den Öffnungen der Wendelenden (3, 4) hin offenes Abschlußgehäuse (12) flüssigkeitsdicht angesetzt und jedes Abschlußgehäuse (12') mit je einem der Heizmediumsanschlüsse (5) versehen ist.
Heizgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rück- und vorlaufseitigen Wendelenden (3, 4) des Flachrohres (F) schräg abgeschnitten und die daran angesetzten Abschlußgehäuse (12') entgegengesetzt entsprechend schräg, in Seitenansicht ein flaches Dreieck bildend, abgeschnitten sind.
Heizgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußgehäuse (12') in Form von Tiefziehteilen oder in Form von aufgefalteten Blechzuschnitten (BZ) oder unter Einbezug der Heizmediumsanschlüsse (5) in Form von Feingußteilen ausgebildet sind.