AT397428B - Wärmetauscher für einen kondensationswasserheizer - Google Patents

Description

AT 397 428 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für einen Kondensationswasserheizer mit einem in der Abgasführung eines Sturzbrenners innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten Rohrbündel und einer dem Ausgang dieses an die Brennkammer anschließenden von den Abgasen durchströmten 'Rohrbündels mit Abstand zugeordneten Verteilerplatte, die die Begrenzung eines Kondensatsammlers bildet, an den eine Abgasleitung und ein Kondensatablauf anschließen.

Aus der DE-OS 3 238 603 ist ein solcher Wärmetauscher bekanntgeworden, und zwar für einen Kondensationsheizkessel. Bei dieser Ausführung geht die Abgasleitung radial unten vom Gehäuse aus dem Kondensatsammelraum ab. Da aus fertigungstechnischen Gründen die Durchmesser und damit die Widerstände der einzelnen Heizgasrohre gleich sind, die Strömungswege aber unterschiedlich sind, wird der Abgaswärmetauscher thermisch ungleichmäßig belastet, da die dem Anfang der Abgasleitung nächstgelegenen Wärmetauscherrohre am stärksten belastet werden. Infolge der mangelhaft gleichmäßigen Beaufschlagung des Wärmetauschers steigt auch die Abgastemperatur an, damit sinkt aber auch der feuerungstechnische Wirkungsgrad des Wärmetauschers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmetauscher gemäß der eingangs näher bezeichneten Art mit seiner Verteilerplatte so weiterzubilden, daß eine gleichmäßige thermische Beaufschlagung des Wärmetauschers erzielt wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Veiteilerplatte von Ausnehmungen für den Durchtritt des Abgases durchsetzt ist, die Abgasleitung und der Kondensatablauf unterhalb der Verteilerplatte angeschlossen sind, so daß die Verteilerplatte die oberseitige Begrenzung des Kondensatsammlers bildet.

Durch diese Ausgestaltung der Verteilerplatte und Anordnung im Kondensatsammelraum bezüglich der Anfänge des Kondensatablaufs und der Abgasabfuhrleitung ist eine Korrektur der Widerstände der einzelnen Rohrbündelbereiche des Wärmetauschers möglich, so daß die thermische Belastung über den gesamten Querschnitt des Wärmetauschers im Rohrbündel gleich wird. Die hieraus resultierende Folge ist ein höherer thermischer Wirkungsgrad des Wärmetauschers.

Die Verteilerplatte sorgt weiterhin für eine gute Durchmischung der Wandströme und Kemströme des Abgases, wodurch die mittlere in der Abgasleitung meßbare Temperatur deutlich geringer werden kann.

Diese erfindungsgemäß angestrebte Wirkung der Verteilerplatte wird zusätzlich begünstigt, wenn nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Ausnehmungen in dem dem Kondensatablauf näheren und der Abgasleitung ferneren Bereich dichter und/oder größer ausgebildet sind als in dem diametral gegenüberliegenden, der Abgasleitung (9) näheren Bereich.

Eine vorteilhafte Richtung der Ströme des Abgases ergibt sich ferner auch dadurch, daß sich die Ausnehmungen nur über einen ringförmigen, peripheren Bereich der Verteileiplatte erstrecken. Für die erfindungsgemäß angestrebte Erhöhung des Strömungswiderstandes ist es ferner wichtig, daß der Gesamtquerschnitt der Ausnehmungen der Verteilerplatte kleiner ist als der lichte Querschnitt der Rohre des Rohrbündels insgesamt. Der durch die Verteilerplatte erzeugte Strömungswiderstand sollte zwischen 40 und 70 % des Gesamtwiderstandes betragen. Für die Gestaltung der Ausnehmungen stehen verschiedenerlei Möglichkeiten offen. Sie können beispielsweise von kreisrunden Bohrungen gebildet sein, deren Dichte und/oder Durchmesser in dem dem Kondensatablauf näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung näheren Bereich; diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Verteilerplatte vergleichsweise leicht herstellbar ist. Für die Strömungsverhältnisse mag sich eine Ausführungsform noch besser auswirken, derzufolge die Ausnehmungen vonkreisbogenförmigen Schlitzen gebildet sind, deren Länge und/oder Breite in dem dem Kondensatablauf näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung näheren Bereich.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen von sichelförmigen Schlitzen gebildet, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf näheren Bereich stetig zunimmt und deren Spitze dem Bereich der Abgasleitung zugekehrt ist.

Zwecks Erleichterung der Wartung insbesondere Reinigung des Gerätes kann eine solche Verteilerplatte mittels einer Verriegelung lösbar in einer Halterung des Gehäuses verankert sein. Beispielsweise ist eine solche Verriegelung als Drehverriegelung ausführbar und besteht aus einem an der Halterung angeordneten Fortsatz und einer an der Peripherie der Verteilerplatte zugeordneten profilierten Ausnehmung, z. B. einer Hinterschneidung.

Die Verteilerplatte kann schließlich zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und des Kondensatablaufes profiliert sein. Wenn sie beispielsweise gegen das Innere des Gehäuses gewölbt ausgebildet wird, treten die Abgase und das Kondensat durch die peripher angeordneten Ausnehmungen in den Kondensatsammler ein. Man kann aber die Verteilerplatte fakultativ auch nach außen und unten wölben, um das Kondensat in ihrem Zentrum zu sammeln und durch eine Abflußöffnung gesondert von den Abgasen in den Kondensatsammler abfließen zu lassen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert, in denen

Fig. 1 einen Wasserheizer in schematischem Aufriß darstellt. -2-

Claims (7)

1. AT397428B Fig.
2. 2 bis 4 sind Draufsichten auf verschiedene Ausführungsfarmen von Verteilerplatten im Schnitt (II - Π). Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Verriegelung einer solchen Verteilerplatte in ihrer Halterung, Fig. 6 und 7 betreffen Ausführungsformen solcher Verteilerplatten in Axialschnitten. 5 Im einzelnen zeigt Fig. 1 den in einem Gehäuse (1) untergebrachten Wasserheizer, der aus einem in eine Brennkammer (2) gerichteten Sturzbrenner (3) und einem aus einem Rohrbündel (4) gebildeten Wärmetauscher besteht, dessen gebündelte Rohre oben an die untere Wandung der Brennkammer (2) anschließen’ und die Abgase (von einem nicht dargestellten Gebläse unterstützt) der in einem Abstand von dem im Boden des Wärmetauschers mündenden Auslaß des Rohrbündels (4) angeordneten Verteilerplatte (5) zuführen. 10 Diese Verteilerplatte (5) ist lösbar in einer Halterung des Gehäuses (1) befestigt und weist Ausnehmungen (6) auf, die sich über einen ringförmigen peripheren Bereich erstrecken, wobei der zentrale Bereich im wesentlichen ausnehmungsfrei bleibt, so daß die aus den Rohren des Rohrbündels (4) aus tretenden Teilströme radial umgelenkt werden. Durch diese Ausnehmungen (6) gelangen die Abgase und mit ihnen auch anfallendes Kondensat in den 15 unterhalb der Verteilerplatte (5) befindlichen Kondensatsammler (7), an abwärts unten nur der Kondensatablauf (8) und - im diametral gegenüberliegenden Bereich - aufwärts die Abgasleitung (9) anschließen. Die Ausnehmungen der Verteilerplatte (5) können - wie Fig. 2 zeigt - aus kreisrunden Bohrungen gebildet sein, deren Dichte und/oder Durchmesser in dem dem Kondensatablauf (8) näheren Bereich größer ist als in dem 20 der Abgasleitung (9) näheren Bereich. Die Ausnehmungen (6) können ferner gemäß Fig.
3. 3 von kreisbogenförmigen Schlitzen gebildet sein, gegebenenfalls von sichelförmigen Schlitzen, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf (8) näheren Bereich stetig zunimmt und deren Spitze dem Bereich der Abgasleitung (9) zugekehrt ist. Die Verteilerplatte (5) ist in ihrer Halterung verriegelbar, und zwar mittels einer Verriegelung (10), die 25 als Drehverriegelung aus einem an der Halterung angeordneten Fortsatz (11) und aus einer in Fig. 5 ersichtlichen, zugeordneten Hinterschneidung (12) besteht. Wie Fig. 6 veranschaulicht, kann die Verteilerplatte (5) gegen das Innere des Gehäuses (1), also aufwärts, gewölbt profiliert sein, wobei dann Abgase und Kondensat peripher in den Kondensatsammler (7) aus treten. Die Verteilerplatte (5) kann aber gemäß Fig. 7 auch nach außen, also abwärts, gewölbt profiliert werden und 30 in ihrem Zentrum eine Abflußöffnung (13) für Kondensat aufweisen. PATENTANSPRÜCHE 35 1. Wärmetauscher für einen Kondensations·Wasserheizer mit einem in der Abgasführung eines Sturzbrenners innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten Rohrbündel und einer dem Ausgang dieses an die 40 Brennkammer anschließenden, von den Abgasen durchströmten Rohibündels mit Abstand zugeordneten Verteilerplatte, die die Begrenzung eines Kondensatsammlers bildet, an den eine Abgasleitung und ein Kondensatablauf anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileiplatte (5) von Ausnehmungen (6) für den Durchtritt des Abgases durchsetzt ist, die Abgasleitung (9) und der Kondensatablauf unterhalb der Verteilerplatte (5) angeschlossen sind, so daß die Verteilerplatte die oberseitige Begrenzung des 45 Kondensatsammlers bildet. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) der Verteilerplatte (5) in dem dem Kondensatablauf (8) näheren und der Abgasleitung (9) ferneren Bereich dichter angeordnet und/oder größer ausgebildet sind als in dem diametral gegenüberliegenden, der Abgasleitung (9) näheren 50 Bereich (Fig. 2 bis 4). 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (6) nur über einen ringförmigen, peripheren Bereich der Verteilerplatte (5) erstrecken (Fig. 2 bis 4). 55 4. Wärmetauscher nach einem der Anbrüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Ausnehmungen (6) kleiner ist als der lichte Gesamtquerschnitt der Rohre des Rohrbündels (4). 5. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von kreisrunden Bohrungen gebildet sind, deren Dichte und/oder Durchmesser in dem dem Kondensatablauf (8) näheren Bereich 60 größer ist als in dem der Abgasleitung (9) näheren Bereich (Fig. 2). -3- AT 397 428 B 6. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von kreisbogen-förmigen Schlitzen gebildet sind, deren Länge und/oder Breite in dem dem Kondensatablauf (8) näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung (9) näheren Bereich (Fig. 3). 7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von sichelförmigen Schlitzen gebildet sind, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf (8) näheren Bereich stetig zunimmt und deren Spitze dem Bereich der Abgasleitung (9) zugekehrt ist (Fig.
4. 4). S. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (5) mittels einer Verriegelung (10) lösbar in einer Halterung des Gehäuses (1) verankert ist (Fig.
5. 5). 9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (10) als Drehverriegelung aus einem an der Halterung angeordneten Fortsatz (11) und einer an der Peripherie der Verteilerplatte (5) zugeordneten profilierten Ausnehmung, z, B, einer Hinterschneidung (12), besteht (Fig. 5). 10. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (5) gegen das Innere des Gehäuses (1) aufwärts gewölbt profiliert ist (Fig.
6. 6). 11. Wärmetauscher nach Anspruch 1 mit einer nach außen abwärts gewölbten Verteilerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (5) in ihrem Zentrum eine Abflußöffnung (13) für das Kondensat aufweist (Fig.
7. 7). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-