-
Die
Erfindung betrifft ein Heizgerät
mit einer Brennkammer und einem Wärmetauscher.
-
Üblicherweise
ist zur Verbindung des Wärmetauschers
mit der Brennkammer eine Aufnahme für den Wärmetauscher vorgesehen. Diese
Wärmetauscheraufnahme
dient lediglich der mechanischen Befestigung beziehungsweise der Überbrückung von eventuellen
Abständen
zwischen der Heizkammer und dem Wärmetauscher.
-
Die
DE 27 42 854 C2 zeigt
eine Brennkammer mit einlagigem Lamellenwärmeaustauscher mit angelöteten Krümmern zur
Verbindung paralleler Rohre.
-
Aus
der
DE 2 115 532 B ist
ein einlagiger Lamellenwärmeaustauscher
mit Umlenkkappen zur Verbindung zweier benachbarter Rohre und Kappen, welche über den
Enden mehrerer Rohre platziert werden, bekannt. In den Kappen sind
Leitbleche zur Begünstigung
einer Strömung
montiert.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die Montage
der Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe
zu vereinfachen.
-
Erfindungsgemäß ist die
Aufgabe mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
-
Durch
die Einbeziehung der Brennkammerwandung in die Herstellung der Umlenkkammern
für die
Wärmetauscherrohre
entfallen separate Teile für die
Ausbildung der Innenwandungen der Umlenkbereiche. Die Wärmetauscherrohre
werden nur in entsprechenden Ausnehmungen der Brennkammer beziehungsweise
einer inneren Brennkammerwandung bei einer im Bereich zwischen einer
Brenneraufnahme und dem Wärmetauscher
doppelwandigen Brennkammer eingesteckt und von jeweils mindestens
zwei Rohrenden überdachenden
Umlenkschalen miteinander verbunden. Dabei können auch mehrere, insbesondere
benachbart und in einer Reihe parallel zum Brennkammerrand angeordnete,
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 Wärmetauscherrohre über Umbördelungen
verbunden. Dadurch ist auf einfache Weise gewährleistet, dass der aus den
Rohren und den Umlenkungen bestehende 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 Befestigungsverfahren,
wie Löten,
Schweißen
und Bördeln,
kann auf diese Weise verzichtet werden.
-
Vorzugsweise
sind die federnden Elemente als Blattfedern ausgebildet. Denkbar
wäre aber
auch die Verwendung einer Schraubenfeder.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in den Figuren dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher dargestellt.
-
Es
zeigen:
-
1 einen
senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe,
-
die 1a und 1b Seitenansichten
der Baugruppe gemäß 1,
-
die 2 und 3 Horizontalschnitte
gemäß der Linien
II-II und III-III in 1,
-
die 4 und 4a die
Einzelheit y gemäß 1 in
vergrößerter Darstellung,
-
5 die
Einzelheit x gemäß 2 in
vergrößerter Darstellung,
-
6 eine
Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Brennkammer-Wärmetauscher-Baugruppe,
-
7 einen
Horizontalschnitt durch eine Wärmetauscher-Baugruppe,
wobei Umlenkschalen mittels Blattfedern auf Wärmetauscherrohre aufgepresst
sind,
-
8 eine
Detaildarstellung gemäß 1,
-
9 einen
Zuschnitt für
die Blattfeder,
-
10 eine
Draufsicht auf eine Blattfeder gemäß 8,
-
11 ein
Detail einer Blattfeder gemäß 8 in
Seitenansicht,
-
12 eine
weitere Ausführungsform
einer Blattfeder in der Darstellungsweise nach 8,
-
13 eine
Draufsicht der Ausführungsform gemäß 12,
-
14 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
gemäß 12 und
-
15 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfeder.
-
In
allen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen
Einzelheiten.
-
Die 1, 1a und 1b veranschaulichen
den prinzipiellen Aufbau einer Brennkammer 1 und eines
Wärmetauschers 2 für ein Heizgerät 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 Verbindungsleitung 6 mit dem hydraulischen System
des Wärmetauschers 2 verbunden
ist. Die innere Brennkammerwandung 3 ragt über die
axiale Erstreckung des Hohlmantels 5 hinaus. In diesem
unteren, dem Brenner 21 abgewandten Teil der Brennkammer 1 ist
der Wärmetauscher 2 angeordnet.
Der Wärmetauscher 2 besteht
im wesentlichen aus wasserdurchflossenen 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 Wärmeübertragung
stattfindet. Zur Intensivierung der Wärmeübertragung sind von den Rohren 7 durchsetzte
Lamellen 9 vorgesehen, von denen einige schematisch angedeutet
sind. Die Rohre 7 des Wärmetauschers 2 sind
in Durchbrechungen 10 der inneren Brennkammerwandung 3 eingesetzt.
Zur Umlenkung der Wasserströmung
sind in der oberen Etage der Rohranordnung jeweils zwei benachbarte
Rohre 7 über
Umlenkschalen 11 miteinander verbunden. Dadurch ergibt
sich eine mäanderförmige Durchströmung der
Rohre 7 der oberen Etage des Wärmetauschers 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 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 Umlenkhaube 12a beziehungsweise 12b veranschaulicht.
Die Pfeile kennzeichnen dabei das Fließschema des den Wärmetauscher 2 durchströmenden Wassers.
-
Die 4, 4a und 5 zeigen
den detaillierten Aufbau der Umlenkungen 8 in einer vertikalen
Schnittdarstellung y (4 und 4a) und
einer horizontalen Schnittdarstellung x (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 Lötfolie 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 eingeschoben, wobei eine dichte Anlage
der Rohre 7 an die Umbördelung 16 der
Brennkammerwandung 3 gebildet wird. Jedes Rohrende ist
außerdem
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
eingeklemmt, 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 6 dargestellt. Die Umlenkschale
ist wie die Umlenkhaube 12a beziehungsweise 12b zweiteilig
ausgebildet und besteht aus einem in das Rohrende klemmend eingeschobenen Unterteil 11a und
einem aufgebördelten
Oberteil 11b. Die innere Brennkammerwandung 3 ist
als einfaches Vierkantrohr ausgebildet. Um dem Wasserdruck innerhalb
des Hohlmantels 5 standzuhalten, ist die äußere Brennkammerwandung 4 mittels
sickenförmiger Eindellungen 26 in
Strömungsrichtung
ausgesteift. Im Bereich dieser Eindellungen 26 sind die
innere und die äußere Brennkammerwandung 3 und 4 punktuell
miteinander verschweißt.
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 ansammeln kann. Der obere Flansch 23a ist
mit seinem senkrechten Schenkel mit der inneren Brennkammerwandung 3 und
mit seinem waagerechten 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 einer 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 ermöglicht 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 Umbördelung 16 aufweisenden
Rahmen 15 quasi innerhalb der Umlenkungen 8 ortsfest
eingeklemmt.
-
Gemäß 7 sind
die Umlenkschalen 11 innerhalb der aus Rahmen 15 und
Deckel 19 bestehenden Umlenkhaube 12 mit Hilfe
von Blattfedern 30 quasi eingeklemmt, so dass deren Ränder dicht
an die trichterförmigen
Rohrenden der Rohre 7 angedrückt werden.
-
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 Arretierung 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 Umlenkschale 11 quasi reiterartig
ein. Dazu sind die Fortsätze 34a und 34b mit
abgespielten Federenden 35 versehen, welche – wie 11 zeigt – derart
ausgebogen sind, daß diese eine
flächige
Anlage an die gekrümmte
Seitenfläche der
Umlenkschale 11 aufweisen.
-
In
den 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 versehene
Blattfeder 30 zeigen, ist noch einmal der Aufbau und die
Wirkungsweise der Blattfeder 30 veranschaulicht.
-
Die 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 hintergreifen
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.
-
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.