Wärmezelle für ein Heizgerät

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmezelle für ein Heizgerät mit einem von einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeisten Brenner und einem Primärwärmeaustauscher zur Übertragung thermischer Energie des Abgases des Brenners auf Heiz- oder Brauchwasser.

[0002] Derartige Wärmezellen werden seit Jahren in der Großserie eingesetzt. Hierbei besteht der Primärwärmeaustauscher häufig aus einer Rohrwendel. Eine derartige Wendel ist aus der EP 745 813 A2 bekannt. Bei einer gängigen aus der FR 2 700 608 A1 bekannten Ausführungsform wird ein abgeflachtes Rohr zu einer Wendel gebogen, wobei das Rohr über Einprägungen verfügt, welche als Abstandshalter zur Einhaltung eines definierten Spaltes dienen. Die EP 1279 903 A offenbart einen Wärmetauscher mit mehreren koaxialen Wendeln, welche in Reihe durchströmt werden, wobei die innerste mit dem Heizungsvorlauf und die äußerste mit dem Heizungsrücklauf verbunden ist. Aus GB 1 357 137 A ist ein Wärmetauscher bekannt, welcher Wasserkanäle aus zwei zusammengesetzten Platten aufweist. Jede Platte weist auf der Vorder- und Rückseite einen mäanderförmigen Kanal auf, wobei die mäanderförmigen Kanäle an ihren Überschneidungen Bypässe bilden. Aus GB 1 277 872 A geht ein Heizkessel mit einem Brenner und einem über dem Brennraum liegenden Wärmetauscher aus zusammengefügten Blechplatten mit eingeprägten Wasserkanälen hervor. Die WO 03/106909 A2 offenbart einen Wärmetauscher aus jeweils zu Wasserkanälen zusammengesetzten Blechplatten, welche einen Zylinder bilden, der radial durchströmt wird.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmezelle zu schaffen, deren Primärwärmetauscher sich durch einfachen Aufbau auszeichnet.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies bei einer Wärmezelle gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs dadurch erreicht, dass der Primärwärmeaustauscher als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, wobei jeweils zwei geformte Platten im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal bilden. Wärmeaustauscher, Dämmplatten und Brenner bilden den Brennraum. Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass die Wasserkanäle innerhalb der Platten unterteilt sind, wodurch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und somit ein besserer Wärmeübergang erzwungen werden.

[0005] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass die Druckverluste minimiert werden können.

[0006] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass die heißen Abgase zunächst mit dem vorgewärmten Wasser in Berührung kommen, ehe die abgekühlten Abgase mit dem relativ kalten Rücklauf in Berührung kommen.

[0007] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 ergibt sich der Vorteil, dass der Spalt zwischen zwei Wasserläufen definierten Abstand besitzt.

[0008] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 6 sind die Abstandshalter eingepräger Bestandteil der Platten.

[0009] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 7 verjüngt sich der Spalt in Strömungsrichtung, vornehmlich, um der Abkühlung des Abgases gerecht zu werden. Dies ist in Figur 6 dargestellt.

[0010] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine erfindungsgemäße Wärmezelle im Schnitt,

Figur 2 eine Platte eines Primärwärmeaustauschers in der Draufsicht,

Figur 3 den Primärwärmeaustauscher in einem Schnitt,

Figur 4 die Wärmezelle in einem anderen Schnitt,

Figur 5 eine alternative Bauform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers

Figur 6 ein Wärmeaustauscher mit sich verjüngendem Spalt sowie

Figur 7 eine besondere Bauform einer Wärmeaustauscherplatte.

[0011] Figur 1 zeigt eine Wärmezelle 1 mit einem Gehäuse 4, einem von einem Gebläse 11 mit einem Brenngas-Luft-Gemisch gespeisten Brenner 2 sowie einen Primärwärmeaustauscher 3. Zwischen Brenner 2 und Primärwärmeaustauscher 3 befindet sich die Brennkammer 5. Der Primärwärmeaustauscher 3 besteht aus Platten 10, welche über einen Anschluss für einen Rücklauf 6 und einen Vorlauf 7 verfügen. Einprägungen 18 unterteilen den Wasserlauf des Primärwärmeaustauschers 3. Ferner verfügen die Platten 10 über eingeprägte Abstandshalter 8. Das Gehäuse 4 verfügt über einen Abgasleitungsanschluss 9. Im Betrieb durchströmen die Abgase 13 des Brenners 2 den Brennraum 5 und anschließend den Primärwärmeaustauscher 3 und geben hierbei ihre thermische Energie an den Wasserstrom 14 innerhalb des Primärwärmeaustauschers 3 ab. Die abgekühlten Abgase strömen durch das Gehäuse 4 in den Abgasleitungsanschluss 9.

[0012] Figur 2 zeigt eine Platte 10 inklusive der Position zweier Schnitte A - A bzw. B - B.

[0013] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Primärwärmeaustauscher 3. Jeweils zwei Platten 10 bilden Wasserkanäle 17. Durch die eingeprägten Abstandshalter 8 werden definierte Spalte 16 gebildet, durch welche die Abgase des Brenners 2 strömen können. Die Wasserkanäle 17 sind durch die Einprägungen 18 unterteilt. Nicht dargestellt sind Dichtmittel zwischen den Berührungsstellen der Einprägungen 18. Hierzu können beispielsweise Kupferfolien dienen, welche in einem Ofen zerschmelzen und somit zu einer formschlüssigen Verbindung beitragen.

[0014] Figur 4 zeigt einen anderen Schnitt durch die Wärmezelle 1. Die Wasserkanäle 17 des Primärwärmeaustauschers 3 sind an den Rücklauf 6 und den Vorlauf 7 jeweils parallel angeschlossen. Bei der dargestellten Anschlussform ergibt sich der Vorteil, dass der Wasserkanal 17, welcher als erstes an den Rücklauf 6 angeschlossen ist, auf der Vorlaufseite als letztes angeschlossen ist. Somit werden alle Wasserkanäle 17 gleichmäßig mit gleichem Druckverlust durchströmt. Die Brennkammer 5 wird ferner über Dämmplatten 12 zum Gehäuse 4 begrenzt.

[0015] Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 im Schnitt mit anders gestalteten Platten 10, wobei besonders auffällig im Vergleich zur anderen Varianten ist, dass die zusammengesetzten Platten 10 nicht identisch sind.

[0016] Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 mit Spalten 16, welche in Strömungsrichtung des Abgases schmaler werden. Da das Abgas im Wärmeaustauscher 3 abgekühlt wird und demnach eine höhere Dichte aufweist; der Volumenstrom also geringer wird, und ferner der Wärmeaustauscher nach außen seine Querschnittsfläche erhöht, kann somit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, um einen hohen Wärmeübergang zu ermöglichen.

[0017] Figur 7 zeigt eine Platte 7 mit kuppelförmiger Innenkontur.

Ansprüche

1. Wärmezelle (1) für ein Heizgerät mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeister Brenner (2), einem Primärwärmeaustauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie des Abgases des Brenners (2) auf Heiz- oder Brauchwasser, wobei in einem Gehäuse (4) der Brenner (2) und der Primärwärmeaustauscher (3) derartig angeordnet sind, dass das Abgas des Brenners (2) beim Betrieb den Primärwärmeaustauscher (3) durchströmt, wobei der Primärwärmeaustauscher (3) als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, jeweils zwei profilierte Platten (10) im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal (17) des Primärwärmeaustauschers (3) bilden und das Abgas des Brenners (2) zwischen den Platten (10) zweier benachbarter Wasserkanäle (17) durch Spalte (16) strömt. dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) ein U-förmiges, sichelförmiges oder kuppelförmiges Innenprofil aufweisen und damit gemeinsam mit dem Brenner (2) und zusätzlichen Dämmplatten (12) den Brennraum (5) abgrenzen.

2. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Einprägungen (18) verfügen, welche die Wasserkanäle (17) unterteilen.

3. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkanäle (17) des Primärwärmeaustauschers (3) vom Rücklauf (6) zum Vorlauf (7) parallel durchströmt werden.

4. Wärmezelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase des Brenners (2) zunächst die Wasserkanäle (17), welche in den Vorlauf (7) münden und dann die Wasserkanäle (17) welche an den Rücklauf (6) angeschlossen sind, überströmen.

5. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Abstandshalter (8) zur Einhaltung eines definierten Spaltes (16) verfügen.

6. Wärmezelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (8) in die Platten (10) eingeprägt sind.

7. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) so gestaltet sind, dass die Spalte (16) für das Abgas in Strömungsrichtung des Abgases schmaler werden.

Claims

1. Heating cell (1) for a heating device having a burner (2) which is supplied by a fuel/air mixture, a primary heat exchanger (3) to transfer thermal energy of the exhaust gas of the burner (2) into heating water or industrial water, wherein the burner (2) and the primary heat exchanger (3) are arranged in a housing (4) in such a way that the exhaust gas of the burner (2) flows during operation of the primary heat exchanger (3), wherein the primary heat exchanger (3) is formed as a plate heat exchanger, two profiled plates (10) each form a water channel (17) of the primary heat exchanger (3) in the assembled state and exhaust gas of the burner (2) flows through gaps (16) between the plates (10) of two adjacent water channels (17), characterised in that the plates (10) have a U-shaped, crescent-shaped or dome-shaped inner profile and as such, together with the burner (2) and additional insulation panels (12), delimit the combustion chamber (5).

2. Heating cell (1) according to claim 1, characterised in that the plates (10) have imprints (18) which divide the water channels (17).

3. Heating cell (1) according to claim 1 or 2, characterised in that the water channels (17) of the primary heat exchanger (3) are flowed through in parallel from the return pipe (6) to the flow pipe (7).

4. Heating cell (1) according to claim 3, characterised in that the exhaust gases of the burner (2) firstly flood the water channels (17) which flow into the flow pipe (7), and then the water channels (17) which are connected to the return pipe (6).

5. Heating cell (1) according to one of claims 1 to 4, characterised in that the plates (10) have spacers (8) to maintain a defined gap (16).

6. Heating cell (1) according to claim 5, characterised in that the spacers (8) are impressed into the plates (10).

7. Heating cell (1) according to one of claims 1 to 6, characterised in that the plates (10) are formed in such a way that the gaps (16) become narrower for the exhaust gas in the flow direction of the exhaust gas.

Revendications

1. Cellule thermique (1) pour un appareil de chauffage avec un brûleur (2) alimenté par un mélange air/combustible, un échangeur de chaleur primaire (3) pour le transfert d'énergie thermique du gaz d'échappement du brûleur (2) à l'eau de chauffage ou l'eau industrielle, le brûleur (2) et l'échangeur de chaleur primaire (3) étant disposés dans un boîtier (4) de façon à ce que le gaz d'échappement du brûleur (2) circule pendant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur primaire (3), l'échangeur de chaleur primaire (3) se présentant sous la forme d'un échangeur de chaleur à plaques, deux plaques profilées (10) formant à l'état assemblé une voie d'eau (17) de l'échangeur de chaleur primaire (3), et le gaz d'échappement du brûleur (2) s'écoulant entre les plaques (10) de deux voies d'eau adjacentes (17) à travers des fentes (16), caractérisée en ce que les plaques (10) présentent un profil interne en forme de U, en forme de croissant ou en forme de coupole et délimitent ainsi avec le brûleur (2) et les plaques isolantes supplémentaires (12) la chambre de combustion (5).

2. Cellule thermique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les plaques (10) disposent d'empreintes (18) qui divisent les voies d'eau (17).

3. Cellule thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les voies d'eau (17) de l'échangeur de chaleur primaire (3) circulent parallèlement de la voie retour (6) vers la voie de départ (7).

4. Cellule thermique (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les gaz d'échappement du brûleur (2) s'écoulent d'abord dans les voies d'eau (17) qui se jettent dans la voie de départ (7) puis dans les voies d'eau (17) qui sont reliées à la voie de retour (6).

5. Cellule thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les plaques (10) disposent d'entretoises (8) permettant le maintien d'une fente définie (16).

6. Cellule thermique (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que les entretoises (8) sont incrustées dans les plaques (10).

7. Cellule thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les plaques (10) sont agencées de façon à ce que les fentes (16) pour le gaz d'échappement soient plus étroites dans le sens d'écoulement du gaz d'échappement.

Zeichnung