WO2009115447A2 - Heating device - Google Patents
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- WO2009115447A2 WO2009115447A2 PCT/EP2009/052914 EP2009052914W WO2009115447A2 WO 2009115447 A2 WO2009115447 A2 WO 2009115447A2 EP 2009052914 W EP2009052914 W EP 2009052914W WO 2009115447 A2 WO2009115447 A2 WO 2009115447A2
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- 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
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/403—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes the water tubes being arranged in one or more circles around the burner
Definitions
- the invention relates to a heater, in particular a condensing boiler, according to the preamble of claim 1.
- Generic heaters are fired with a gas or oil burner and have a cylindrical combustion chamber, which known devices are usually limited radially by a helically coiled heat exchanger. At least one gap between the coiled tubing for the passage of the hot gases represents the actual heat exchanger surface. Also common are a front cover member for receiving the burner, a rear cover element as a closure for the combustion chamber, supply and return connection pieces and a Abgassammeiraum, which radially outside the heat exchanger arranged under a surrounding jacket and provided with a connection piece for an exhaust pipe. With regard to the heating water-side flow guide, it is a forced-flow heat exchanger. A circulation pump ensures a given water volume flow through the mostly relatively narrow water channels. In this way, despite small
- DE 10 2004 023 711 B3 likewise shows a heating device with a helically coiled heat exchanger and at least two helically connected helix regions. These are formed differently in diameter and can be arranged helically rotated into each other. The exhaust gas thus flows first through the gaps of the inner coil and then over a gap further through the gaps in the outer coil. Because a one-piece tube, in particular square tube, is also used in this embodiment, it is hardly possible in terms of production technology to influence the gap geometry.
- the invention is based on the object, the heat exchanger of a heater, in particular a condensing boiler, especially with regard to compact as possible
- the heater consisting of a cylindrical combustion chamber and a heat exchanger which delimits these heat exchangers is characterized in that the heat exchanger consists of a plurality of annularly arranged, parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber heat exchanger tubes. In each case between two adjacent heat exchanger tubes an axially extending gap of preferably only 0.5 mm to 2 mm width is formed for the passage of hot gases in the radial direction.
- the cross section of the heat exchanger tubes is round, oval or flattened in the radial direction to increase the gap length.
- the heat exchanger tubes may also have a box-shaped and / or trapezoidal cross-section in order to provide a particularly large heat transfer area in the gap area.
- the heat exchanger tubes are flowed through on the water side in parallel from one end face to the other.
- the return connection port is mounted in one cover element and the flow connection in the other. The heating medium is thus distributed evenly in the cover elements to all channels in the heat exchanger tubes or collected at the outlet of these.
- all the heat exchanger tubes are hydraulically connected in series via end-side deflection zones, so that in the front and / or rear cover element a deflection of the flow into the respectively adjacent heat exchanger tube takes place. This results in a total of a relatively long flow path between the return and supply connection piece with relatively high flow rates.
- the heat exchanger tubes are flowed through in an alternating sequence on the circumference with flow and return water.
- a deflection of the flow Either from a first, cooler return water leading, leading to an adjacent, warmer flow water heat exchanger tube, ie in each case a U-shaped flow guide via two pipes with flow and return connection pipe in a cover element. Or it is guided over a common deflection space, the flow of all return water leading heat exchanger tubes to all flow water leading heat exchanger tubes.
- the heat exchanger tubes are each divided into at least two flow channels.
- at least two flow channels through at least one partition wall, namely an inner, near the combustion chamber flow channel and at least one outer, larger diameter flow channel.
- the at least two flow channels can be hydraulically connected to one another within a heat exchanger tube, so that, starting from an end-side water distribution space, the outer, larger diameter flow channel is first flowed through with cooler return water in parallel with the inner, combustion chamber-near flow channel with warmer supply water. It creates a parallel flow through all the individual heat exchanger tubes over the entire circumference.
- all flow channels in all heat exchanger tubes can be hydraulically connected in series via front-side deflection zones, so that a chaining of all flow channels results.
- all outer combustion chamber remote flow channels and in each case all inner, combustion chamber near flow channels are connected in series. This ensures that first, starting from the return connection piece in a cover element, all the outer flow channels are annularly passed through and then all the inner flow channels are passed through in a ring shape in succession. Between the resulting inner and outer water rings then only a single overflow in a cover element is necessary. Otherwise, within the cover elements in this case the flow is diverted only from one heat exchanger tube to the next adjacent on the same circumference.
- the flow exits at an end face in each case from an outer, remote from the combustion chamber flow channel of a first heat exchanger tube and into the inner, close to the combustion chamber flow channel of the next adjacent heat exchanger tube. At the other end face, the flow exits from the inner flow channel of this heat exchanger tube and flows into the outer end
- the inner, near the combustion chamber flow channel in a heat exchanger tube has a smaller cross-section than the outer, combustion chamber distant Flow channel.
- the inner, near the combustion chamber near the flow channel in a heat exchanger tube is preferably dimensioned so that set higher flow velocities than in the outer, combustion chamber remote flow channel.
- the geometry of the gap for the passage of hot gases between the heat-transferring surfaces delimiting the gap can be influenced by the forming process during the production of a heat exchanger tube.
- one or two adjacent opposing gap-defining surfaces may be provided with projections defining the gap width and supported on each other and / or on the opposite surface.
- the drawing shows an embodiment of the invention. It shows a heat exchanger of a heater:
- Fig. 1 In an overall perspective view with a section in the corner and
- Fig. 2 individual parts in an exploded view.
- a cylindrical combustion chamber 1 is bounded radially by a heat exchanger, which has at least one gap 2 for the passage of hot gases.
- a front cover element 3 for receiving a burner, not shown, and a rear cover element 4 serve as a closure for the combustion chamber 1.
- An exhaust gas collection chamber 5 is located below a surrounding jacket, not shown, with a connecting piece for an exhaust line radially outside the heat exchanger.
- the heat exchanger consists of a plurality of annularly arranged, with the longitudinal axis of the combustion chamber 1 parallel heat exchanger tubes 6 with a trapezoidal cross-section, which each form an axially extending gap 2 for the passage of hot gases in the radial direction.
- the heat exchanger tubes 6 are each divided by a partition wall 7 in an inner, near the combustion chamber flow channel 8 and an outer, larger diameter flow channel 9.
- all the flow channels 8, 9 in all heat exchanger tubes 6 are hydraulically connected in series via end-face deflection zones 10, so that a chaining of all flow channels 8, 9 between the rear and rear
- annular covers 11 are mounted on the cover elements 3, 4, and receptacles 12 are formed for the heat exchanger tubes, which engage inside them, thus centering them on the front side and providing a good sealable overlapping area in the connection area.
- cover elements 3, 4 are each a circumferential, after inwardly directed groove 13 for receiving the exhaust gas collecting space 5 surrounding cylindrical shell.
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Abstract
The invention relates to a heating device, in particular a condensing heating device, comprising a gas or oil burner in a cylindrical combustion chamber (1) that is radially bounded by a heat exchanger, at least one gap (2) for the penetration of heating gases through the heat exchanger into an exhaust gas collection chamber (5) disposed radially outside the heat exchanger and comprising a surrounding jacket with a connection nozzle for an exhaust gas line, a front cover element (3) for holding the burner, a rear cover element (4) as a closure for the combustion chamber (1) and feed and return connection nozzles. The object of the invention is to optimize the heat exchanger of a heating device, in particular a condensing heat exchanger, especially in regard to dimensions that are as compact as possible and in regard to heat transfer properties. The invention is characterized in that the heat exchanger comprises a plurality of annularly arranged heat transfer tubes (6) disposed in parallel with the longitudinal axis of the combustion chamber (1), said tubes forming axial gaps (2) between two respective adjacent heat transfer tubes (6) for penetration of heating gases in the radial direction.
Description
Beschreibung description
Titel HeizgerätTitle heater
Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Brennwertheizgerät, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a heater, in particular a condensing boiler, according to the preamble of claim 1.
Gattungsgemäße Heizgeräte werden mit einem Gas- oder Ölbrenner befeuert und be- sitzen eine zylindrische Brennkammer, welche bekannten Geräten meistens radial von einem schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher begrenzt ist. Mindestens ein Spalt zwischen den Rohrwendeln für den Durchtritt der Heizgase stellt die eigentliche Wärmetauscherfläche dar. Weiterhin üblich sind ein vorderes Deckelelement zur Aufnahme des Brenners, ein hinteres Deckelelement als Verschluss für die Brennkammer, Vor- und Rücklaufanschlussstutzen sowie ein Abgassammeiraum, welcher radial außerhalb des Wärmetauschers unter einem umgebenden Mantel angeordnet und mit einem Anschlussstutzen für eine Abgasleitung versehen ist. Hinsichtlich der heizwasser- seitigen Strömungsführung handelt es sich um einen zwangsdurchströmten Wärmetauscher. Eine Umwälzpumpe sorgt für einen vorgegebenen Wasservolumenstrom durch die zumeist relativ engen Wasserkanäle. Auf diese Weise sind trotz geringenGeneric heaters are fired with a gas or oil burner and have a cylindrical combustion chamber, which known devices are usually limited radially by a helically coiled heat exchanger. At least one gap between the coiled tubing for the passage of the hot gases represents the actual heat exchanger surface. Also common are a front cover member for receiving the burner, a rear cover element as a closure for the combustion chamber, supply and return connection pieces and a Abgassammeiraum, which radially outside the heat exchanger arranged under a surrounding jacket and provided with a connection piece for an exhaust pipe. With regard to the heating water-side flow guide, it is a forced-flow heat exchanger. A circulation pump ensures a given water volume flow through the mostly relatively narrow water channels. In this way, despite small
Wasserinhaltes recht hohe, heizgasseitig eingetragene Wärmestromdichten realisierbar.Water content quite high, hot gas listed heat flow densities feasible.
Stand der TechnikState of the art
Aus der DE 20 2005 011 633 Ul ist ein Heizgerät mit zwei schraubenförmig gewendelten Wärmetauschern bekannt, die ineinander verschraubt und parallel zueinander von einem Heizmedium durchströmbar ausgebildet sind. Dabei sind die nebeneinander angeordneten Wendelenden miteinander verbunden und weisen einen gemeinsamen An-
schlussstutzen auf. Vor- und Rücklaufanschlussstutzen befinden sich auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Wärmetauschers.From DE 20 2005 011 633 Ul a heater with two helically coiled heat exchangers is known, which are screwed into one another and parallel to each other by a heating medium can be flowed through. The coiled coil ends are connected to each other and have a common on. The supply and return connections are located on opposite ends of the heat exchanger.
Die DE 10 2004 023 711 B3 zeigt ebenfalls ein Heizgerät mit einem schraubenförmig gewendelten Wärmetauscher und mindestens zwei hydraulisch miteinander verbundenen Wendelbereichen. Diese sind durchmesserunterschiedlich ausgebildet und können schraubenförmig ineinander gedreht angeordnet sein. Das Abgas strömt somit zuerst durch die Spalte der inneren Wendel und dann über einen Zwischenraum weiter durch die Spalte in der äußeren Wendel. Weil auch bei dieser Ausführung ein einstückiges Rohr, insbesondere Vierkantrohr, eingesetzt wird, ist es fertigungstechnisch dabei kaum möglich, auf die Spaltgeometrie Einfluss zu nehmen.DE 10 2004 023 711 B3 likewise shows a heating device with a helically coiled heat exchanger and at least two helically connected helix regions. These are formed differently in diameter and can be arranged helically rotated into each other. The exhaust gas thus flows first through the gaps of the inner coil and then over a gap further through the gaps in the outer coil. Because a one-piece tube, in particular square tube, is also used in this embodiment, it is hardly possible in terms of production technology to influence the gap geometry.
Weiterhin ist aus der DE 10 2006 029 854 Al ein Wärmetauscher mit ringförmig ausgebildeten Strömungskanälen bekannt. Hier werden mehrere gleiche ringförmige Seg- mente vertikal und parallel zueinander zu einem Wärmetauscher kombiniert. Zwischen den Segmenten befindet sich ein Spalt für den Durchtritt der Heizgase von der im Zentrum angeordneten Brennkammer nach außen. Die Wärme übertragenden Oberflächen begrenzen beidseitig diesen Spalt und im Inneren der Segmente strömt das Heizmedium. Auch wenn hier ein zwangsdurchströmter Wärmetauscher mit einer wechselweise oben und unten vorgesehenen Überströmung von Segment zu Segment vorliegt, kann es zu Problemen kommen, weil eine vollständige Entlüftung aus den oberen Bereichen der einzelnen Segmente nicht möglich ist.Furthermore, from DE 10 2006 029 854 Al a heat exchanger with annular flow channels known. Here, several identical annular segments are combined vertically and parallel to one another to form a heat exchanger. Between the segments there is a gap for the passage of the hot gases from the combustion chamber arranged in the center to the outside. The heat-transferring surfaces define this gap on both sides and the heating medium flows inside the segments. Even if there is a forced-flow heat exchanger with an alternately top and bottom provided overflow from segment to segment, there may be problems because a complete venting from the upper regions of the individual segments is not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmetauscher eines Heizgerätes, ins- besondere eines Brennwertheizgerätes, besonders im Hinblick auf möglichst kompakteThe invention is based on the object, the heat exchanger of a heater, in particular a condensing boiler, especially with regard to compact as possible
Abmessungen und gute Wärmeübertragungseigenschaften zu optimieren.To optimize dimensions and good heat transfer properties.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This is achieved with the features of claim 1 according to the invention. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
Das aus einer zylindrischen Brennkammer und einem radial diese begrenzenden Wärmetauscher bestehende Heizgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärme-
tauscher aus mehreren ringförmig angeordneten, mit der Längsachse der Brennkammer parallelen Wärmetauscherrohren besteht. Jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherrohren wird dabei ein axial verlaufender Spalt von vorzugsweise nur 0,5 mm bis 2 mm Breite für den Durchtritt von Heizgasen in radialer Richtung ausgebil- det.The heater consisting of a cylindrical combustion chamber and a heat exchanger which delimits these heat exchangers is characterized in that the heat exchanger consists of a plurality of annularly arranged, parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber heat exchanger tubes. In each case between two adjacent heat exchanger tubes an axially extending gap of preferably only 0.5 mm to 2 mm width is formed for the passage of hot gases in the radial direction.
Der Querschnitt der Wärmetauscherrohre ist rund, oval oder zur Vergrößerung der Spaltlänge in radialer Richtung abgeflacht. Auch können die Wärmetauscherrohre einen kastenförmigen und/oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen, um eine besonders große Wärmeübertragungsfläche im Spaltbereich zur Verfügung zu stellen. In einer ersten Ausführungsform werden die Wärmetauscherrohre wasserseitig parallel von einer Stirnseite zur anderen durchströmt. Dabei ist im einen Deckelelement der Rücklaufanschlussstutzen und im anderen der Vorlaufanschluss angebracht. Das Heizmedium wird somit in den Deckelelementen gleichmäßig an alle Kanäle in den Wärmetauscherrohren verteilt bzw. am Austritt aus diesen gesammelt. 3The cross section of the heat exchanger tubes is round, oval or flattened in the radial direction to increase the gap length. The heat exchanger tubes may also have a box-shaped and / or trapezoidal cross-section in order to provide a particularly large heat transfer area in the gap area. In a first embodiment, the heat exchanger tubes are flowed through on the water side in parallel from one end face to the other. In this case, the return connection port is mounted in one cover element and the flow connection in the other. The heating medium is thus distributed evenly in the cover elements to all channels in the heat exchanger tubes or collected at the outlet of these. 3
Bei einer zweiten Ausführungsform sind alle Wärmetauscherrohre hydraulisch über stirnseitige Umlenkzonen seriell miteinander verbunden, so dass im vorderen und/oder hinteren Deckelelement eine Umlenkung der Strömung in das jeweils benachbarte Wärmetauscherrohr erfolgt. Dadurch entsteht insgesamt ein relativ langer Strömungsweg zwischen Rück- und Vorlaufanschlussstutzen mit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten.In a second embodiment, all the heat exchanger tubes are hydraulically connected in series via end-side deflection zones, so that in the front and / or rear cover element a deflection of the flow into the respectively adjacent heat exchanger tube takes place. This results in a total of a relatively long flow path between the return and supply connection piece with relatively high flow rates.
In einer dritten Ausführungsform werden die Wärmetauscherrohre in alternierender Reihenfolge auf dem Umfang mit Vorlauf- und Rücklaufwasser durchströmt. Dabei erfolgt im vorderen und/oder hinteren Deckelelement eine Umlenkung der Strömung. Entweder von einem ersten, kühleres Rücklaufwasser führenden, zu einem benachbarten, wärmeres Vorlaufwasser führenden Wärmetauscherrohr, also jeweils eine U- förmige Strömungsführung über zwei Rohre mit Vor- und Rücklaufanschlussstutzen in einem Deckelelement. Oder es wird über einen gemeinsamen Umlenkraum die Strömung von allen Rücklaufwasser führenden Wärmetauscherrohren zu allen Vorlaufwasser führenden Wärmetauscherrohren geführt.
- A -In a third embodiment, the heat exchanger tubes are flowed through in an alternating sequence on the circumference with flow and return water. In this case, takes place in the front and / or rear cover element, a deflection of the flow. Either from a first, cooler return water leading, leading to an adjacent, warmer flow water heat exchanger tube, ie in each case a U-shaped flow guide via two pipes with flow and return connection pipe in a cover element. Or it is guided over a common deflection space, the flow of all return water leading heat exchanger tubes to all flow water leading heat exchanger tubes. - A -
Bei einer vierten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre jeweils in mindestens zwei Strömungskanäle aufgeteilt. Dabei ergeben sich mindestens zwei Strömungskanäle durch mindestens eine Trennwand, nämlich ein innerer, brennkammernaher Strömungskanal und mindestens ein äußerer, durchmessergrößerer Strömungskanal. Die mindestens zwei Strömungskanäle können innerhalb eines Wärmetauscherrohres hydraulisch miteinander verbunden sein, so dass ausgehend von einem stirnseitigen Wasserverteilungsraum zunächst parallel in allen einzelnen Wärmetauscherrohren der äußere, durchmessergrößere Strömungskanal mit kühlerem Rücklaufwasser und danach jeweils parallel der innere, brennkammernahe Strömungskanal mit wärmerem Vorlaufwasser durchströmt wird. Es entsteht dabei eine parallele Durchströmung aller einzelnen Wärmetauscherrohre über den gesamten Umfang.In a fourth embodiment, the heat exchanger tubes are each divided into at least two flow channels. In this case, at least two flow channels through at least one partition wall, namely an inner, near the combustion chamber flow channel and at least one outer, larger diameter flow channel. The at least two flow channels can be hydraulically connected to one another within a heat exchanger tube, so that, starting from an end-side water distribution space, the outer, larger diameter flow channel is first flowed through with cooler return water in parallel with the inner, combustion chamber-near flow channel with warmer supply water. It creates a parallel flow through all the individual heat exchanger tubes over the entire circumference.
Alternativ dazu können alle Strömungskanäle in allen Wärmetauscherrohren hydraulisch über stirnseitige Umlenkzonen seriell miteinander verbunden sein, so dass sich eine Verkettung aller Strömungskanäle ergibt. Bei Verwendung von Wärmetauscherrohren mit mindestens zwei Strömungskanälen sind in einer ersten Variante jeweils alle äußeren, brennkammerfernen Strömungskanäle und jeweils alle inneren, brennkammernahen Strömungskanäle seriell verbunden. Damit wird erreicht, dass zuerst, ausgehend vom Rücklaufanschlussstutzen in einem Deckelelement, ringförmig alle äuße- ren Strömungskanäle und danach ringförmig alle inneren Strömungskanäle nacheinander durchströmt werden. Zwischen den sich ergebenden inneren und äußeren Wasserringen ist dann nur eine einzige Überströmstelle in einem Deckelelement nötig. Ansonsten wird innerhalb der Deckelelemente hierbei die Strömung nur von einem Wärmetauscherrohr ins nächste benachbarte auf dem gleichen Umfang umgeleitet. Bei einer zweiten Variante für Wärmetauscherrohre mit mindestens zwei Strömungskanälen tritt die Strömung an einer Stirnseite jeweils aus einem äußeren, brennkammerfernen Strömungskanal eines ersten Wärmetauscherrohres aus und in den inneren, brennkammernahen Strömungskanal des nächsten benachbarten Wärmetauscherrohres ein. An der jeweils anderen Stirnseite tritt dabei die Strömung aus dem in- neren Strömungskanal dieses Wärmetauscherrohres aus und strömt in den äußerenAlternatively, all flow channels in all heat exchanger tubes can be hydraulically connected in series via front-side deflection zones, so that a chaining of all flow channels results. When using heat exchanger tubes with at least two flow channels, in a first variant, in each case all outer combustion chamber remote flow channels and in each case all inner, combustion chamber near flow channels are connected in series. This ensures that first, starting from the return connection piece in a cover element, all the outer flow channels are annularly passed through and then all the inner flow channels are passed through in a ring shape in succession. Between the resulting inner and outer water rings then only a single overflow in a cover element is necessary. Otherwise, within the cover elements in this case the flow is diverted only from one heat exchanger tube to the next adjacent on the same circumference. In a second variant of heat exchanger tubes with at least two flow channels, the flow exits at an end face in each case from an outer, remote from the combustion chamber flow channel of a first heat exchanger tube and into the inner, close to the combustion chamber flow channel of the next adjacent heat exchanger tube. At the other end face, the flow exits from the inner flow channel of this heat exchanger tube and flows into the outer end
Strömungskanal desselben Wärmetauscherrohres über.Flow channel of the same heat exchanger tube via.
Vorteilhafterweise besitzt der innere, brennkammernahe Strömungskanal in einem Wärmetauscherrohr einen geringeren Querschnitt als der äußere, brennkammerferne
Strömungskanal. Auch ist der innere, brennkammernahe Strömungskanal in einem Wärmetauscherrohr vorzugsweise so bemessen, dass sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten als im äußeren, brennkammerfernen Strömungskanal einstellen. Die Geometrie des Spaltes für den Durchtritt von Heizgasen zwischen den den Spalt begrenzenden, Wärme übertragenden Oberflächen ist durch den Umformvorgang bei der Herstellung eines Wärmetauscherrohres beeinflussbar. So ist es gut möglich, die Spalt-breite in radialer Richtung an das sich mit der Abkühlung verringernde Volumen der Heizgase anzupassen oder die Wärme übertragenden Oberflächen mit Turbulenz erhöhenden Mitteln zu versehen.Advantageously, the inner, near the combustion chamber flow channel in a heat exchanger tube has a smaller cross-section than the outer, combustion chamber distant Flow channel. Also, the inner, near the combustion chamber near the flow channel in a heat exchanger tube is preferably dimensioned so that set higher flow velocities than in the outer, combustion chamber remote flow channel. The geometry of the gap for the passage of hot gases between the heat-transferring surfaces delimiting the gap can be influenced by the forming process during the production of a heat exchanger tube. Thus, it is easily possible to adapt the gap width in the radial direction to the volume of the heating gases which decreases as a result of the cooling, or to provide the heat-transferring surfaces with turbulence-increasing means.
Weiterhin können eine oder zwei benachbarte, sich gegenüberstehende, den Spalt begrenzende Oberflächen mit Vorsprüngen versehen sein, welche die Spaltbreite definieren und sich aufeinander und/oder auf der gegenüber liegenden Oberfläche abstützen. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung entsteht ein Wärmetauscher für ein Heizgerät mit bester Eignung für Brennwertbetrieb, sehr kompakten Abmessungen und gutenFurthermore, one or two adjacent opposing gap-defining surfaces may be provided with projections defining the gap width and supported on each other and / or on the opposite surface. With the design according to the invention, a heat exchanger for a heater with the best suitability for condensing operation, very compact dimensions and good results
Wärmeübertragungseigenschaften. Alle wasserseitigen Anschlüsse befinden sich gut zugänglich auf einer Seite. Durch die Aufteilung der Strömungskanäle ist die Temperaturverteilung im Wärmetauscher optimiert und die Effektivität gegenüber bekannten Prinzipien, insbesondere Rohrwendeln, gesteigert. Auch eine vertikale Anordnung der Trennwand innerhalb eines Wärmetauscherrohres, also in radialer Richtung, ist möglich. Der Gesamtaufbau mit gleichen Wärmetauscherrohren bietet neben der einfachen Herstellung auch den Vorteil, unterschiedliche Längen für verschiedene Feuerungsund Wärmetauscherleistungen variabel abzudecken. Trotzdem bleiben dann alle stirnseitig angeordneten Anbauteile sowie die Verbindung zwischen Deckelelementen und dem Wasser führenden Wärmetauscherrohren gleich. Nur der umgebende Mantel variiert in der Länge. Wegen der niedrigen Abgastemperaturen kann dieser sogar aus Kunststoff hergestellt werden.Heat transfer properties. All water-side connections are easily accessible on one side. By dividing the flow channels, the temperature distribution in the heat exchanger is optimized and increased the effectiveness over known principles, in particular coiled tubing. A vertical arrangement of the partition within a heat exchanger tube, ie in the radial direction, is possible. The overall structure with the same heat exchanger tubes offers in addition to the simple production and the advantage of variable cover different lengths for different Feuerungsund heat exchanger performance. Nevertheless, then remain all front-mounted attachments and the connection between the cover elements and the water-carrying heat exchanger tubes the same. Only the surrounding coat varies in length. Because of the low exhaust gas temperatures, this can even be made of plastic.
Bei der Herstellung der Wärmetauscherrohre bieten sich vielfältige Gestaltungsmög- lichkeiten, wenn ein Aluminium-Stranggussprofil ausgewählt wird. Besonders wenn es sich um ein Rohr mit einer einzigen Kammer handelt, kann aber auch Edelstahl zum Einsatz kommen. Als Verbindungsverfahren für Wärmetauscherrohre, Deckelelemente und/oder Wasser führende Teile sind das Schweißen, Löten und Kleben geeignet.
ZeichnungenIn the production of the heat exchanger tubes, a variety of design options are available when an aluminum extruded profile is selected. Especially if it is a tube with a single chamber, but also stainless steel can be used. As a joining method for heat exchanger tubes, cover elements and / or water-carrying parts, welding, soldering and gluing are suitable. drawings
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt einen Wärmetauscher eines Heizgerätes:The drawing shows an embodiment of the invention. It shows a heat exchanger of a heater:
Fig. 1: in einer perspektivischen Gesamtansicht mit einem Schnitt im Eckbereich undFig. 1: In an overall perspective view with a section in the corner and
Fig. 2: Einzelteile in einer Explosionszeichnung.Fig. 2: individual parts in an exploded view.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine zylindrische Brennkammer 1 wird radial von einem Wärmetauscher begrenzt, welcher mindestens einen Spalt 2 für den Durchtritt von Heizgasen aufweist. Ein vorderes Deckelelement 3 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Brenners und ein hinteres Deckelelement 4 dienen als Verschluss für die Brennkammer 1. Ein Abgassammel- raum 5 befindet sich unter einem umgebenden, nicht dargestellten Mantel mit einem Anschlussstutzen für eine Abgasleitung radial außerhalb des Wärmetauschers.A cylindrical combustion chamber 1 is bounded radially by a heat exchanger, which has at least one gap 2 for the passage of hot gases. A front cover element 3 for receiving a burner, not shown, and a rear cover element 4 serve as a closure for the combustion chamber 1. An exhaust gas collection chamber 5 is located below a surrounding jacket, not shown, with a connecting piece for an exhaust line radially outside the heat exchanger.
Der Wärmetauscher besteht aus mehreren ringförmig angeordneten, mit der Längsachse der Brennkammer 1 parallelen Wärmetauscherrohren 6 mit einem trapezförmigen Querschnitt, welche jeweils zwischeneinander einen axial verlaufenden Spalt 2 für den Durchtritt von Heizgasen in radialer Richtung ausbilden.The heat exchanger consists of a plurality of annularly arranged, with the longitudinal axis of the combustion chamber 1 parallel heat exchanger tubes 6 with a trapezoidal cross-section, which each form an axially extending gap 2 for the passage of hot gases in the radial direction.
Die Wärmetauscherrohre 6 sind jeweils durch eine Trennwand 7 in einen inneren, brennkammernahen Strömungskanal 8 und einen äußeren, durchmessergrößeren Strömungskanal 9 aufgeteilt. Dabei sind alle Strömungskanäle 8, 9 in allen Wärmetauscherrohren 6 hydraulisch über stirnseitige Umlenkzonen 10 seriell miteinander ver- bunden, so dass eine Verkettung aller Strömungskanäle 8, 9 zwischen dem Rück- undThe heat exchanger tubes 6 are each divided by a partition wall 7 in an inner, near the combustion chamber flow channel 8 and an outer, larger diameter flow channel 9. In this case, all the flow channels 8, 9 in all heat exchanger tubes 6 are hydraulically connected in series via end-face deflection zones 10, so that a chaining of all flow channels 8, 9 between the rear and rear
Vorlauf anschlussstutzen entsteht.Flow connection pipe is created.
Zum Ausbilden der Umlenkzonen 10 sind auf den Deckelelementen 3, 4 weitere ringförmige Deckel 11 angebracht und es sind Aufnahmen 12 für die Wärmetauscherrohre angeformt, welche innen in diese eingreifen, diese somit stirnseitig zentrieren und für eine gut abdichtbare Überlappungsfläche im Verbindungsbereich sorgen. Weiterhin befindet sich im Außenbereich der Deckelelemente 3, 4 jeweils eine umlaufende, nach
innen gerichtete Nut 13 zur Aufnahme des den Abgassammelraum 5 umgebenden zylindrischen Mantels.
To form the deflection zones 10, further annular covers 11 are mounted on the cover elements 3, 4, and receptacles 12 are formed for the heat exchanger tubes, which engage inside them, thus centering them on the front side and providing a good sealable overlapping area in the connection area. Furthermore, in the outer region of the cover elements 3, 4 are each a circumferential, after inwardly directed groove 13 for receiving the exhaust gas collecting space 5 surrounding cylindrical shell.
Claims
1. Heizgerät, insbesondere Brennwertheizgerät, umfassend einen Gas- oder Öl- brenner in einer zylindrischen Brennkammer (1), welche radial von einem Wärmetauscher begrenzt ist, mindestens einen Spalt (2) für den Durchtritt von Heizgasen durch den Wärmetauscher in einen radial außerhalb des Wärmetauschers angeordneten Abgassammeiraum (5), welcher einen umgebenden Mantel mit einem Anschlussstutzen für eine Abgasleitung aufweist, ein vorderes Deckelelement (3) zur Aufnahme des Brenners, ein hinteres Deckelelement (4) als Verschluss für die Brennkammer (1), sowie Vor- und Rücklaufanschlussstutzen, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Wärmetauscher aus mehreren ringförmig angeordneten, mit der Längsachse der Brennkammer (1) parallelen Wärmetauscherrohren (6) besteht, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherrohren (6) ein axial verlaufenden Spalt (2) für den Durchtritt von Heizgasen in radialer Richtung ausbilden.1. heater, in particular condensing boiler, comprising a gas or oil burner in a cylindrical combustion chamber (1), which is bounded radially by a heat exchanger, at least one gap (2) for the passage of hot gases through the heat exchanger in a radially outside the Heat exchanger arranged Abgassammeiraum (5), which has a surrounding jacket with a connecting piece for an exhaust pipe, a front cover element (3) for receiving the burner, a rear cover element (4) as a closure for the combustion chamber (1), and supply and return connection piece , characterized in that the heat exchanger consists of a plurality of annularly arranged, with the longitudinal axis of the combustion chamber (1) parallel heat exchanger tubes (6), each between two adjacent heat exchanger tubes (6) an axially extending gap (2) for the passage of hot gases form in the radial direction.
2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Wärmetauscherrohre (6) rund, oval oder zur Vergrößerung der Länge des Spaltes (2) in radialer Richtung abgeflacht ist.2. Heater according to claim 1, characterized in that the cross section of the heat exchanger tubes (6) round, oval or to increase the length of the gap (2) is flattened in the radial direction.
3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (6) einen kastenförmigen und/oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.3. Heater according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger tubes (6) have a box-shaped and / or trapezoidal cross section.
4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (6) wasserseitig parallel von einer Stirnseite zur anderen durchströmt werden, wobei im einen Deckelelement (3, 4) der Rücklaufanschlussstutzen und im anderen der Vorlaufanschluss angebracht ist. 4. Heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat exchanger tubes (6) on the water side are flowed through in parallel from one end face to the other, being mounted in a cover element (3, 4) of the return connection piece and in the other of the flow connection.
5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wärmetauscherrohre (6) hydraulisch über stirnseitige Umlenkzonen (10) seriell miteinander verbunden sind, so dass im vorderen und/oder hinteren Deckelelement (3, 4) eine Umlenkung der Strömung in das jeweils benachbarte Wärmetau- scherrohr (6) erfolgt.5. Heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that all the heat exchanger tubes (6) are hydraulically connected via end-face deflection zones (10) serially, so that in the front and / or rear cover element (3, 4), a deflection of the flow into the respectively adjacent heat exchanger tube (6).
6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (6) in alternierender Reihenfolge auf dem Umfang mit Vorlauf- und Rücklaufwasser durchströmt werden, und dass im vorderen und/oder hinteren Deckelelement (3, 4) eine Umlenkung der Strömung erfolgt, entweder von einem ersten Rücklaufwasser führenden, zu einem benachbarten, Vorlaufwasser führenden Wärmetauscherrohr (6), oder über einen gemeinsamen Umlenkraum (10) von allen Rücklaufwasser führenden Wärmetauscherrohren (6) zu allen Vorlaufwasser führenden Wärmetauscherrohren (6).6. Heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat exchanger tubes (6) are flowed through in alternating sequence on the circumference with flow and return water, and that in the front and / or rear cover element (3, 4) a deflection the flow takes place, either leading from a first return water to an adjacent, flow water leading heat exchanger tube (6), or via a common deflection space (10) leading from all return water heat exchanger tubes (6) to all flow water leading heat exchanger tubes (6).
7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (6) jeweils in mindestens zwei Strömungskanäle (8, 9) aufgeteilt sind.7. Heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat exchanger tubes (6) are each divided into at least two flow channels (8, 9).
8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Strömungskanäle (8, 9) durch mindestens eine Trennwand (7) in einen inneren, brennkammernahen Strömungskanal (8) und mindestens einen äußeren, durchmessergrößeren Strömungskanal (9) aufgeteilt werden.8. Heater according to one of claims 1 to 3 and 7, characterized in that the at least two flow channels (8, 9) by at least one partition (7) in an inner, near the combustion chamber flow channel (8) and at least one outer, larger diameter flow channel (8 9).
9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Strömungskanäle (8, 9) innerhalb eines Wärmetauscherrohres (6) hydraulisch miteinander verbunden sind, so dass ausgehend von einem stirnseitigen Wasserverteilungsraum zunächst parallel in allen einzelnen Wärmetauscherrohren (6) der äußere, durchmessergrößere Strömungskanal (9) mit dem kühleren Rücklaufwasser und danach parallel der innere, brennkammernahe Strömungskanal (8) mit dem wärmeren Vorlaufwasser durchströmt wird.9. Heater according to one of claims 1 to 3, 7 and 8, characterized in that the at least two flow channels (8, 9) within a heat exchanger tube (6) are hydraulically connected to each other, so starting from an end-side water distribution space initially parallel in all individual heat exchanger tubes (6) of the outer, larger diameter flow channel (9) with the cooler return water and then parallel to the inner combustion chamber near the flow channel (8) is flowed through with the warmer supply water.
10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Strömungskanäle (8, 9) in allen Wärmetauscherrohren (6) hydraulisch über stirnseitige Umlenkzonen (10) seriell miteinander verbunden sind, so dass sich eine Verkettung aller Strömungskanäle (8, 9) ergibt.10. Heater according to one of claims 1 to 3, 7 and 8, characterized in that all the flow channels (8, 9) in all heat exchanger tubes (6) hydraulically are connected in series with one another via front-side deflection zones (10), so that a chaining of all flow channels (8, 9) results.
11. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7, 8 und 10, dadurch gekennzeich- net, dass bei Verwendung von Wärmetauscherrohren (6) mit mindestens zwei11. Heating device according to one of claims 1 to 3, 7, 8 and 10, characterized marked, that when using heat exchanger tubes (6) with at least two
Strömungskanälen (8, 9) jeweils alle äußeren, brennkammerfernen Strömungskanäle (9) und alle inneren, brennkammernahen Strömungskanäle (8) seriell verbunden sind, so dass zuerst, ausgehend vom Rücklaufanschlussstutzen in einem Deckelelement (3, 4), alle äußeren Strömungskanäle (9) und danach alle inneren Strömungskanäle (8) durchströmt werden.Flow channels (8, 9) in each case all outer combustion chamber remote flow channels (9) and all inner combustion chamber near flow channels (8) are connected in series, so that first, starting from the return connection piece in a cover element (3, 4), all outer flow channels (9) and then all internal flow channels (8) are flowed through.
12. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Wärmetauscherrohren (6) mit mindestens zwei Strömungskanälen (8, 9) die Strömung an einer Stirnseite jeweils aus einem äu- ßeren, brennkammerfernen Strömungskanal (9) eines ersten Wärmetauscherrohres (6) austritt und in den inneren, brennkammernahen Strömungskanal (8) des nächsten benachbarten Wärmetauscherrohres (6) eintritt, und dass die Strömung an der anderen Stirnseite jeweils aus dem inneren Strömungskanal (8) dieses Wärmetauscherrohres (6) austritt und in den äußeren Strömungskanal (9) dessel- ben Wärmetauscherrohres (6) überströmt.12. A heater according to any one of claims 1 to 3, 7, 8 and 10, characterized in that when using heat exchanger tubes (6) with at least two flow channels (8, 9) the flow at one end face in each case from an externa ßeren, combustion chamber distant Flow channel (9) of a first heat exchanger tube (6) exits and enters the inner, close to the combustion chamber flow channel (8) of the next adjacent heat exchanger tube (6), and that the flow at the other end of each of the inner flow channel (8) of this heat exchanger tube (6 ) and flows into the outer flow channel (9) of the same heat exchanger tube (6).
13. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der innere, brennkammernahe Strömungskanal (8) in einem Wärmetauscherrohr (6) einen geringeren Querschnitt als der äußere, brennkammerferne Strömungskanal (9) aufweist.13. Heater according to one of claims 1 to 12, characterized in that the inner combustion chamber near the flow channel (8) in a heat exchanger tube (6) has a smaller cross section than the outer, combustion chamber remote flow channel (9).
14. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der innere, brennkammernahe Strömungskanal (8) in einem Wärmetauscherrohr (6) so bemessen ist, dass sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten als im äußeren, brennkammerfernen Strömungskanal (9) einstellen.14. Heater according to one of claims 1 to 13, characterized in that the inner combustion chamber near the flow channel (8) in a heat exchanger tube (6) is dimensioned so that set higher flow velocities than in the outer, combustion chamber remote flow channel (9).
15. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie des Spaltes (2) für den Durchtritt von Heizgasen zwischen den den Spalt (2) begrenzenden, Wärme übertragenden Oberflächen durch den Umform- vorgang bei der Herstellung eines Wärmetauscherrohres (6) beeinflussbar ist.15. Heater according to one of claims 1 to 14, characterized in that the geometry of the gap (2) for the passage of hot gases between the Gap (2) limiting, heat transfer surfaces by the forming process in the manufacture of a heat exchanger tube (6) can be influenced.
16. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder zwei benachbarte, sich gegenüberstehende, den Spalt (2) begrenzende Oberflächen mit Vorsprüngen versehen sind, welche die Breites des Spaltes (2) definieren und sich aufeinander und/oder auf der gegenüber liegenden Oberfläche abstützen. 16. Heater according to one of claims 1 to 15, characterized in that one or two adjacent, opposing, the gap (2) delimiting surfaces are provided with projections which define the width of the gap (2) and each other and / or supported on the opposite surface.
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