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Die Erfindung bezieht sich auf einen an eine Feuerung anschliessbaren Wärmetauscher mit einer zumindest abschnittsweise aus parallelen Abgasrohren gebildeten Abgasführung, die zumindest einen in Strömungsrichtung der Abgase abwärts gerichteten Abschnitt aufweist, dem nach einer Abgasumlenkung ein weiterführender Abschnitt der Abgasführung folgt.
Da mit dem Abgasvolumen auch die mit der Abgasströmung mitgeführte Staubmenge anwächst, werden insbesondere bei Heizkesseln höherer Leistung Staubabscheider eingesetzt, weil die Feststoffabscheidung im Bereich der den Heizkesseln zugehörigen Wärmetauscher bei der Umlenkung des Abgasstromes zwischen den in Strömungsrichtung abwärts führenden und den nachfolgenden aufwärts gerichteten Abschnitten der Abgasführung unzureichend ist, und zwar unabhängig davon, ob diese Wärmetauscher als Platten- oder Rohrwärmetauscher mit zumindest abschnittsweise parallelen Abgasrohren ausgebildet sind.
Die einen zusätzlichen Bauaufwand darstellenden Staubabscheider, die unterschiedlich aufgebaut sein können, werden im allgemeinen an das Abgasrohr des Heizkessels angeschlossen, so dass die üblicherweise mit Hilfe eines Saugzuggebläses durch den Wärmetauscher geförderten Abgase vor dem Austritt ins Freie entstaubt werden. Die Staubbeladung der Abgase belastet allerdings das Saugzuggebläse. Ausserdem besteht die Gefahr einer nur schwer lösbaren Feststoffablagerung insbesondere im Bereich des kalten Endes des Wärmetauschers aufgrund möglicher Taupunktunterschreitungen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass innerhalb der Abgasführung des Wärmetauschers eine gute Entstaubung der Abgase möglich wird, so dass sich zusätzliche Staubabscheider erübrigen und eine Staubbelastung des Saugzuggebläses vermieden wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der abwärts führende Abschnitt der Abgasführung aus parallelen Abgasrohren besteht, die mit ihren unteren Enden von oben in wenigstens eine Abscheidekammer für Feststoffe ragen, und dass der weiterführende Abschnitt der Abgasführung mit Abstand oberhalb der Austrittsöffnungen der Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes an die Abscheidekammer angeschlossen ist.
Da zufolge dieser Massnahme der zu reinigende Abgasstrom auf mehrere abwärtsführende Abgasrohre aufgeteilt wird, die von oben In wenigstens eine Abscheidekammer ragen, gelingt es, auch vergleichsweise feine Staubanteile aus dem Abgasstrom abzuscheiden, weil die Staubteilchen über die Teilströme der Abgasströmung weit gegen den Boden in die Abscheidekammer eingetragen werden und der weiterführende Abschnitt der Abgasführung mit Abstand oberhalb der Austrittsöffnung der Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes an die Abscheidekammer angeschlossen ist.
Dies bedeutet, dass die aus der Abscheidekammer ausströmende Abgasströmung vor allem oberhalb der unteren Austrittsöffnungen der abwärts gerichteten Abgasrohre beschleunigt wird, was im Zusammenwirken mit der durch die Abgasaufteilung in eine Mehrzahl von Teilströmen bedingte Strömungsführung zu einer vorteilhaften Abscheidewirkung führt, die das Vorsehen eines zusätzlichen Staubabscheiders im Bereich des Abgasrohres überflüssig macht. Da ausserdem die in Strömungsrichtung der Abgase hinter der Abscheidekammer liegenden Abschnitte der Abgasführung weitgehend staubfrei sind, entfällt die sonst unvermeidbare Staubbelastung des Saugzuggebläses.
Die entstaubte Abgasströmung stellt darüber hinaus keine Gefahr von Feststoffablagerungen dar, so dass ein durch die Staubbelastung der Abgasströmung ungestörter Betrieb des Wärmetauschers erreicht wird.
Die grundsätzliche Wirkung der Abscheidekammer ist von der Art des an die Abscheidekammer angeschlossenen, weiterführenden Abschnittes der Abgasführung weitgehend unabhängig.
Die Abscheidekammer kann daher je nach den Anforderungen in einem wärmeren oder einem kälteren Bereich des Wärmetauschers vorgesehen sein. Ist der an die Abscheidekammer angeschlossene weiterführende Abschnitt an die Abgasführung in den Wärmeaustauschbereich des Wärmetauschers einbezogen, so kann dieser weiterführende Abschnitt der Abgasführung vorteilhaft aus parallelen, aufwärts führenden Abgasrohren bestehen. Besonders günstige Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die gegensinnig durchströmten Abgasrohre des abwärts gerichteten und des weiterführenden Abschnittes der Abgasführung konzentrisch angeordnet sind, wobei die Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes der Abgasführung über die Abgasrohre für den weiterführenden Abschnitt nach unten vorstehen.
Diese paarweise konzentrisch angeordneten Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes und des weiterführenden Abschnittes der Abgasführung bedingen im Bereich der Abscheidekammer Strömungsbe-
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dingungen, die mit einer hervorragenden Abscheidewirkung verbunden sind. Allerdings bilden in diesem Fall lediglich die äusseren Abgasrohre eine Wärmetauscherfläche zwischen dem Abgas und dem zu erwärmenden Wärmeträger, insbesondere Wasser. Aufgrund von wärmetechnischen Überlegungen empfiehlt es sich daher im allgemeinen, dass die Abgasrohre des weiterführenden Abschnittes jeweils die Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes der Abgasführung umschliessen, so dass selbst bei einer Taupunktunterschreitung im Bereich der äusseren Abgasrohre die Ablagerungsgefahr gebannt wird.
Der von der Abscheidekammer weiterführende Abschnitt der Abgasführung braucht nicht mehr im Wärmeaustauschbereich des Wärmetauschers zu liegen. So ist es möglich, dass der weiterführende Abschnitt der Abgasführung aus einem an ein Saugzuggebläse angeschlossenen Sammelkanal für die Abgasströmung besteht, die somit aus dem Sammelkanal unmittelbar über das Saugzuggebläse abgesaugt werden kann. Die gute Abscheidewirkung bleibt erhalten, wenn dafür gesorgt wird, dass die Abgasrohre des abwärts führenden Abschnittes mit ihren unteren Enden von oben in die Abscheidekammer ragen und der den weiterführenden Abschnitt der Abgasführung bildende Sammelkanal für die Abgasströmung oberhalb der Austrittsöffnung der Abgasrohre des abwärts gerichteten Abschnittes an die Abscheidekammer anschliesst.
Um die heissen Abgase vor ihrer Entstaubung vorteilhaft für die Erwärmung des den Wärmetauscher durchströmenden Wärmeträgers nützen zu können, kann die Abgasführung einen dem abwärts führenden Abschnitt in Strömungsrichtung vorgelagerten, aufwärts gerichteten Abschnitt aus parallelen Abgasrohren mit einem wendelförmigen Leiteinsatz für die Abgasströmung aufweisen. Die Staubbelastung der Abgasströmung in diesem heissen Bereich der Abgasführung führt kaum zu Betriebsstörungen, weil eine Taupunktunterschreitung in diesem heissen Bereich der Abgasführung ausgeschlossen werden kann.
Die in den parallelen Abgasrohren dieses heissen, aufwärts gerichteten Abschnittes der Abgasführung vorgesehenen, an sich bekannten wendelför- migen Leiteinsätze stellen eine für den Wärmeübergang vorteilhafte schraubenförmige Abgasströmung innerhalb der einzelnen Abgasrohre sicher, wobei durch ein axiales Verschieben dieser wendelförmigen Leiteinsätze eine allenfalls erforderliche Reinigung der Abgasrohre in einem ausreichenden Mass möglich ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmetauscher in einem vereinfachten Axialschnitt, Fig. 2 diesen Wärmetauscher in einem Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 und Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Wärmetauschers ausschnittsweise im
Bereich der Abscheidekammer in einem Axialschnitt in einem grösseren Massstab.
Der Wärmetauscher gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 stellt eine an eine lediglich strichpunktiert angedeutete Feuerung 1 anschliessbare Baueinheit dar, kann aber selbstverständlich auch mit der Feuerung in herkömmlicher Weise zu einem Heizkessel zusammengefasst sein. Der Wärmetauscher weist ein mit einem zu erwärmenden Wärmeträger, im allgemeinen Wasser, gefülltes Gehäuse 2 mit einem Anschluss 3 für einen Vorlauf und einen Anschluss 4 für einen Rücklauf auf. Das Gehäuse 2 wird von einer Abgasführung durchsetzt, die aus einem in Strömungsrichtung der Abgase abwärts führenden, an die Feuerung 1 angeschlossenen Abbrandrohr 5, einem daran anschliessenden, aufwärts gerichteten Abschnitt 6 aus parallelen Abgasrohren 7 und einem abwärts gerichteten Abschnitt 8 zusammengesetzt ist, der wiederum aus parallelen Abgasrohren 9 besteht.
Während das Abbrandrohr 5 mit dem aufwärts gerichteten Abschnitt 6 der Abgasführung über eine Umlenkkammer 10 für die Abgase verbunden ist, ragen die abwärts gerichteten Abgasrohre 9 mit ihren unteren Enden 11 von oben in eine Abscheidekammer 12, an die ein weiterführender Abschnitt 13 der Abgasführung anschliesst. Dieser weiterführende Abschnitt 13 der Abgasführung besteht gemäss den Fig. 1 und 2 aus Abgasrohren 14, die die abwärts gerichteten Abgasrohre 9 des Abschnittes 8 konzentrisch umschliessen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Abgasrohre 9 des abwärts gerichteten Abschnittes 8 der Abgasführung über die Abgasrohre 14 für den weiterführenden Abschnitt 13 nach unten vorstehen, so dass der weiterführende Abschnitt 13 der Abgasführung mit Abstand oberhalb der Austrittsöffnungen 15 der Abgasrohre 9 an die Abscheidekammer 12 angeschlossen ist.
Im Bereich ihrer oberen Enden münden die Abgasrohre 14 des weiterführenden Abschnittes 13 der Abgasführung in einen Sammelkanal 16, der an ein Saugzuggebläse angeschlossen ist. Die Abgasrohre 9 des abwärts gerichteten Abschnittes 8 durchsetzen diesen Sammelkanal 16.
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Im Gegensatz zu den Abgasrohren 9 und 14 des abwärts gerichteten Abschnittes 8 und des weiterführenden Abschnittes 13 der Abgasführung weisen die Abgasrohre 7 des aufwärts führenden Abschnittes 6 der Abgasführung kernlos, wendelförmige Leiteinsätze 17 auf, die an einer Stelleinrichtung 18 befestigt sind und über die Stelleinrichtung 18 axial in den Abgasrohren 7 aufund abbewegt werden können. Diese Leiteinsätze 17 zwingen der Abgasströmung innerhalb der Abgasrohre 7 einen schraubenförmigen Strömungsweg auf, der den Wärmeübergang von den Abgasen über die Abgasrohre 7 auf den Wärmeträger verbessert.
Durch das Auf- und Abbewegen der Leiteinsätze 17 können die Abgasrohre 7 von sich allenfalls aus der Abgasströmung absetzenden Feststoffen gereinigt werden, die in die Umlenkkammer 10 abfallen und von dort mit den Feststoffen, die bei der Umlenkung der Abgasströmung vom Abbrandrohr 5 in die Abgasrohre 7 aus dem Abgasstrom abgeschieden werden, über eine Austragsschnecke 19 ausgetragen werden. Die aus den Abgasrohren 7 des aufwärts gerichteten Abschnittes 6 der Abgasführung in eine Abgaskammer 20 austretenden Abgase werden über die Abgaskammer 20 zu den Abgasrohren 9 des abwärts gerichteten Abschnittes 8 geleitet, um über diese Abgasrohre 9 der Abscheidekammer 12 zugeführt zu werden. Zu Wartungszwecken ist die Abgaskammer 20 über offenbare Klappeckel 21 zugänglich.
Wie anhand von nur einem Abgasrohr 9 zugeordneten Strömungspfeilen veranschaulicht ist, wird die durch die Abgasrohre 9 des abwärts gerichteten Abschnittes 8 der Abgasführung in eine Mehrzahl von Teilströmen unterteilte Abgasströmung von oben in die Abscheidekammer 12 so eingeleitet, dass die mit den Teilströmen mitgeführten Staubteilchen vergleichsweise tief in die Abscheidekammer 12 eingetragen werden und sich in wirkungsvoller Weise aus der Abgasströmung abscheiden, weil die Gasaustragung aus der Abscheidekammer 12 mit Abstand oberhalb der Austrittsöffnungen 15 der Abgasrohre 9 über die Abgasrohre 14 erfolgt, die die abwärts gerichteten Abgasrohre 9 konzentrisch umschliessen.
Nach einer Grobkornabscheidung im Umlenkraum 10 erfolgt somit in der Abscheidekammer 12 eine Feinkornabscheidung, wobei die in der Abscheidekammer 12 gesammelten Feststoffabscheidungen über eine Austragsschnecke 22 ausgetragen und einem Aschewagen 23 zugeführt werden. Die entstaubten Abgase strömen im Ringspalt zwischen den konzentrischen Abgasrohren 9 und 14 zum Sammelkanal16, wobei die Abgasrohre 14 Wärmetauscherflächen zwischen dem Abgas und dem Wärmeträger im Gehäuse 2 des Wärmetauschers bilden. Über den Sammelkanal 16 können dann die entstaubten Abgase gesammelt abgezogen werden.
Zum Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 besteht der an die Abscheidekammer 12 angeschlossene, weiterführende Abschnitt 13 der Abgasführung nach der Fig. 3 nicht aus zu den abwärts gerichteten Abgasrohren 9 konzentrischen Rohren, sondern aus einem unmittelbar an die Abscheidekammer 12 angeschlossenen Sammelkanal 16, über den die Abgase durch ein Saugzuggebläse aus dem Wärmetauscher abgezogen werden. Um die erforderliche Abscheidewirkung sicherzustellen, müssen die mit den Abgasteilströmen durch die Abgasrohre 9 von oben in die Abscheidekammer 12 eingetragenen Staubteilchen soweit gegen den Boden der Abscheidekammer 12 eingetragen werden, dass sie nicht mehr mit der Abgasströmung aus der Abscheidekammer 12 mitgerissen werden können.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Austrittsöffnung 15 in den unteren Enden 11 der Abgasrohre 9 mit Abstand unterhalb des Sammelkanals 16 liegen, so dass sich wiederum für die Staubabscheidung vorteilhafte Strömungsbedingungen innerhalb der Abscheidekammer 12 ausbilden.
Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, weil es ja vor allem darum geht, durch die von oben in die Abscheidekammer 12 nach unten vorstehenden Abgasrohre 9 und den mit Abstand oberhalb der Austrittsöffnungen 15 dieser Abgasrohre 9 an die Abscheidekammer 12 anschliessenden weiterführenden Abschnitt 13 der Abgasführung die konstruktiven Voraussetzungen für eine wirksame Abgasentstaubung zu schaffen.
Diese Entstaubung kann durch zusätzliche Leiteinrichtungen für die Abgasströmungen sowohl innerhalb der Abgasrohre 9 als auch innerhalb der Ab- scheidekammer 12 unterstützt werden, beispielsweise dadurch, dass den Abgasteilströmen ein
Drall erteilt wird, um die mit einem solchen Drall verbundenen Fliehkräfte zur Unterstützung der
Staubabscheidung ausnützen zu können.