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Dokumentenidentifikation DE102004027211B4 29.06.2006
Titel Heizgerät mit integriertem Ausdehnungsgefäß
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Kroell, Ulrich, 72654 Neckartenzlingen, DE
DE-Anmeldedatum 03.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004027211
Offenlegungstag 29.12.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse F24H 8/00(2006.01)A, F, I, 20060110, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F24D 3/10(2006.01)A, L, I, 20060110, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät mit einem integrierten Ausdehnungsgefäß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 100 54 032 A1 ist ein Heizgerät mit einem Gehäuse bekannt, in dem ein Wärmetauscher und ein Ausdehnungsgefäß untergebracht sind. Der Wärmetauscher und das Ausdehnungsgefäß sind jeweils mit einem Heizkreis verbunden. Das Ausdehnungsgefäß ist in eine Wand des Gehäuses integriert, wobei die Wand aus zwei schalenförmigen Teilen besteht. In dem von den schalenförmigen Teilen eingeschlossenen Hohlraum ist die Membran des Ausdehnungsgefäßes angeordnet, so dass eine an den Heizkreis angeschlossene Wasserkammer und eine mit Luft oder Stickstoff gefüllte, elastische zweite Kammer vorliegen.

Aus DE 94 17 715 U1 ist ein Heizgerät bekannt, das eine Brennkammer aufweist, die von einer Brennkammerwand begrenzt ist. Der Brennkammer ist dabei ein Brenner und ein Wärmetauscher zugeordnet. In die Brennkammerwand ist ein Ausdehnungsgefäß integriert, wobei die Brennkammerwand doppelwandig ausgeführt und mittels einer Membran in eine innere Kammer und eine äußere Kammer getrennt ist. Die innere Kammer ist dabei an einen Heizkreis angeschlossen, der über die innere Kammer über den Wärmetauscher über der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung geführt wird. Die mit der Membran von der inneren Kammer getrennt äußere Kammer ist mit Stickstoff gefüllt, so dass über die flexible Membran ein Druckausgleich des im Heizkreis geführten Heizwassers möglich ist.

Heizgeräte, bei denen die Kondensationswärme im Abgas ausgenutzt wird, weisen in der Regel eine spezielle Wärmetauschereinheit auf, die beispielsweise aus Aluminiumguss besteht, und in der gleichzeitig eine Brennkammer zur Aufnahme eines Brenners angeordnet ist (DE 199 23 546 A1).

Dies kompakte Ausbildung von Brennkammer und Wärmetauschereinheit wird nachfolgend als Wärmeblock bezeichnet. Ein derartiger Wärmeblock benötigt nur einen geringen Bauraum innerhalb eines Gehäuses eines Heizgerätes. Andererseits aber wird ein zusätzlicher Bauraum für die Unterbringung eines Ausdehnungsgefäßes benötigt, wobei zusätzlich zur Anbindung des Ausdehnungsgefäßes an den Heizkreis eine umfangreiche Verrohrung des Ausdehnungsgefäßes mit dem Heizkreis und dem Wärmeblock notwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bauraum für den Wärmeblock und das Ausdehnungsgefäß weiter zu reduzieren und für beide Bauteile eine kostensparende Konstruktion zu schaffen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Heizgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die angegossene Aufnahme für das Ausdehnungsgefäß an die Wärmetauschereinheit eine Integration des Ausdehnungsgefäßes in die Wärmetauschereinheit auf einfache Weise möglich ist und dadurch eine kompakte Konstruktion geschaffen wurde, die weniger Bauraum im Gehäuse des Heizgerätes erfordert. Zusätzlich erlaubt die Integration des Ausdehnungsgefäßes in die Wärmetauschereinheit eine fertigungstechnisch einfachere Konstruktion, die sich kostengünstiger herstellen lässt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Maßnahmen der Unteransprüche erreicht.

Bei einer Ausführungsform für eine rechteckige beziehungsweise quadratische Wärmetauschereinheit im Querschnitt ist der an der Wärmetauschereinheit angegossene Hohlraum von einer Membran und einem Deckel abgeschlossen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist an die Wärmetauschereinheit ein Hohlraum angegossen, der lediglich eine Öffnung aufweist, in die eine Membranblase des Ausdehnungsgefäßes eingesetzt wird. Die Öffnung ist mit einem Deckel verschlossen, der ein Ventil enthält, über das Luft bzw. Stickstoff eingeleitet wird. Bei einer Ausführungsform der Wärmetauschereinheit mit einem runden Querschnitt ist am Umschließungsmantel ein Formteil angebracht, insbesondere angegossen, das einen Hohlraum ausbildet, in dem eine Öffnung angeordnet ist, über die die Membranblase eingesetzt wird. Die Öffnung ist hier ebenfalls mit einem Deckel verschlossen, der das Ventil für die Luft- bzw. Stickstoffeinleitung enthält.

Zeichnung

Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Wärmeblock eines Heizgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

2 einen Längsschnitt durch einen Wärmeblock eines Heizgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

3 einen Längsschnitt durch einen Wärmeblock eines Heizgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und

4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV des Wärmeblocks in 3.

Ausführungsbeispiele

In den 1 bis 4 ist ein mit 10 bezeichneter Wärmeblock dargestellt, der beispielsweise aus Aluminiumguss hergestellt ist. Der Wärmeblock 10 ist in ein nicht dargestelltes Gehäuse eines Heizgerätes, insbesondere eines sogenannten Brennwertheizgerätes eingesetzt, das die Kondensationstemperatur des Heizgases ausnutzt.

Der Wärmeblock 10 umfasst eine Brennkammer 11 mit einer Brennerkammeröffnung 16, in die ein Brenner 12 eingesetzt ist. In der mit Pfeilen angedeuteten Strömungsrichtung des vom Brenner 12 erzeugten Heizgases schließt sich an die Brennkammer 11 eine Wärmetauschereinheit 13 an, die beispielsweise seitlich geschlossen ist. An einer der Brennkammeröffnung 16 entgegengesetzten Seite ist die Wärmetauschereinheit 13 offen und weist dort einen Ausgang 15 für das Heizgas auf. Das vom Brenner 12 erhitzte Heizgas strömt über den Ausgang 15 in einen nicht dargestellten Abgasraum und von dort in ein ebenfalls nicht dargestelltes Abgasrohr.

Die Wärmetauschereinheit 13 weist wasserführende Kanäle 17, 18 auf, so dass darin das strömende Heizwasser durch das Heizgas, das entlang von Rippen 19 in Richtung des Ausgangs 15 strömt, erhitzt wird.

Bei den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um eine Wärmetauschereinheit 13, die von oben gesehen einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist an einer Seite des Wärmeblocks 10 eine Aufnahme 20 für ein Ausdehnungsgefäß ausgebildet, wobei das Ausdehnungsgefäß eine mit luft- oder stickstoffgefüllte erste Kammer 33 und eine mit Heizwasser gefüllte zweite Kammer 34 aufweist. Die Aufnahme 20 ist mit einer umlaufenden Wand 21 an den Wärmeblock 10 angegossen und begrenzt eine kastenförmige Öffnung 22, die mit einem Deckel 23 verschlossen ist. An der umlaufenden Wand 21 ist außerdem eine umlaufende Auflagefläche 24 ausgebildet. In der Aufnahme 20 ist weiterhin zur Ausbildung des Ausdehnungsgefäßes eine Membran 31 angeordnet. Die Membran 31 trennt die Aufnahme 20 in die mit luft- oder stickstoffgefüllte erste Kammer 33 und die mit Heizwasser gefüllte zweite Kammer 34.

Zwischen einem der wasserführenden Kanäle 17 und der zweiten Kammer 34 ist ein Verbindungskanal 26 ausgebildet, über den eine hydraulische Verbindung hergestellt wird, so dass die wasserführende zweite Kammer 34 des Ausdehnungsgefäßes mit dem Heizkreis verbunden ist.

Die Membran 31 wird vom Deckel 23 auf die umlaufenden Auflagefläche 24 gepresst, so dass ein gasdichter und wasserdichter Abschluss der Kammern 33 und 34 an der umlaufenden Wand 21 ausgebildet wird. In dem Deckel 23 ist ein Füllanschluss 27 mit einem nicht dargestellten Ventil integriert, über das die erste Kammer 33 mit Luft oder Stickstoff gefüllt wird.

Beim Ausführungsbeispiel in 2 ist die Aufnahme 20 als Hohlraum mit einer kleinen Öffnung 25 ausgebildet, wobei die Größe der Öffnung 25 so dimensioniert sein muss, dass eine als elastische Membran wirkende ballonförmige Membranblase 35 einführbar ist, die in ihrem Innern die gasgefüllte erste Kammer 33 bildet. Die Öffnung 25 ist mit einem Verschluss 28 verschlossen, wobei am Rand zwischen Verschluss 28 und Öffnung 25 die Membranblase 35 glasdicht geklemmt ist und die zweite heizwassergefüllte Kammer 34 ebenfalls abgedichtet ist. Im Verschluss 28 ist der im Zusammenhang mit 1 beschriebene Füllanschluss 27 eingebracht. Die heizwassergefüllte zweite Kammer 34 ist, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1, über den Verbindungskanal 26 mit einem den wasserführenden Kanäle 17 verbunden, so dass über den Verbindungskanal 26 das Heizwasser in die zweite Kammer 34 überströmen kann.

Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Wärmeblock 10, der eine Wärmetauschereinheit 13 aufweist, die einen runden Querschnitt besitzt (4). An einer Seite der runden Wärmetauschereinheit 13 ist als Aufnahme 20 beispielsweise ein Formteil 29 angegossen, welches das Ausdehnungsgefäß ausbildet. Das Formteil 29 weist dabei, wie beim Ausführungsbeispiel in 2, die Öffnung 25 auf, die ebenfalls so dimensioniert ist, dass in die Aufnahme 20 die als elastische Membran wirkende ballonförmige Membranblase 35 einsetzbar ist. Die Membranblase 35 ist ebenfalls, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 beschrieben, mit dem Verschluss 28 und mit dem Füllanschluss 27 versehen.

Es sind aber genauso weitere Ausführungsformen denkbar, bei denen die Aufnahme 20 seitlich nicht den gesamten Wärmeblock 10 beansprucht, sondern, nur den Bereich des Wärmetauschereinheit 13, einen Teil des Bereiches der Wärmetauschereinheit 13, einen Teil des Bereiches der Brennkammer 12 und den Bereich der Wärmetauschereinheit oder einen Teil des Bereiches der Brennkammer 12 und einen Teil der Wärmetauschereinheit 13. Es ist darüber hinaus ebenso möglich, die Aufnahme 20 an der oberen oder unteren Seite der Wärmetauschereinheit 13 anzuordnen.

Aufgrund der Elastizität der Membran 31 in 1 und der ballonförmigen Membranblasen 35 in den 2, 3 und 3 werden Volumenänderungen des im Heizkreis strömenden Heizwassers, die infolge von Temperaturschwankungen entstehen, ausgeglichen. Die Form der Aufnahme 20 ist dem Wärmeblock 10 an einer Seite weitgehend angepasst, so dass nur eine geringfügige Verbreiterung des Wärmeblocks 10 entsteht und dadurch nur geringfügig der erforderliche Bauraum vergrößert wird.

10Wärmeblock 11Brennkammer 12Brenner 13Wärmetauschereinheit 15Ausgang 16Brennkammeröffnung 17wasserführende Kanäle 18wasserführende Kanäle 19Rippen 20Aufnahme 21umlaufende Wand 22kastenförmige Öffnung 23Deckel 24Auflagefläche 25Öffnung 26Verbindungskanal 27Füllanschluss 28Verschluss 29Formteil 31Membran 33erste Kammer 34zweite Kammer 35ballonförmige Membranblase

Anspruch[de]
  1. Heizgerät mit einem eine Brennkammer und eine Wärmetauschereinheit (13) umfassenden Wärmeblock (10), der an einen Heizkreis angeschlossen ist, und mit einem Ausdehnungsgefäß, welches ebenfalls mit dem Heizkreis in Verbindung steht, wobei im Heizkreis in der Wärmetauschereinheit (13) erhitztes Heizwasser zirkuliert, wobei zumindest die Wärmetauschereinheit (13) mit einer Aufnahme (20) ausgeführt ist, in welcher das Ausdehnungsgefäß mit einer gasgefüllten ersten Kammer (33) und einer heizwassergefüllten zweiten Kammer (34) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) für das Ausdehnungsgefäß an die Wärmetauschereinheit (13) angegossen ist und dass die heizwassergefüllte zweite Kammer (34) über einen Verbindungskanal (26) mit mindestens einem wasserführenden Kanal (17) der Wärmetauschereinheit (13) hydraulisch verbunden ist.
  2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (26) in die Wärmetauschereinheit (13) integriert ist.
  3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) von einer umlaufenden Wand (21) mit einer kastenförmigen Öffnung (22) gebildet ist, die mit einem Deckel 23 verschlossen ist, und dass zwischen der kastenförmigen Öffnung (22) und dem Deckel (23) eine elastische Membran (31) befestigt ist, die die gasgefüllten ersten Kammer (33) von der heizwassergefüllten zweiten Kammer (34) trennt.
  4. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) von einem an der Wärmetauschereinheit (13) ausgebildeten Hohlraum gebildet ist, in dem über eine Öffnung (25) eine ballonförmige Membranblase (35) angeordnet ist, die in der heizwassergefüllten zweiten Kammer (34) die gasgefüllte erste Kammer (33) bildet, und dass die Öffnung (25) mit einem Verschluss (28) verschlossen ist.
  5. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) seitlich an der Wärmetauschereinheit (13) angeordnet ist.
  6. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahme (20) über die gesamte Begrenzung einer Seite des Wärmeblocks (10) erstreckt.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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