DE10055053C1

DE10055053C1 - Wood pellet-fired heater for domestic use has heat-exchanger downstream of combustion chamber, with coiled tube on vertical axis

Info

Publication number: DE10055053C1
Application number: DE2000155053
Authority: DE
Inventors: Johann Rainer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: AT5223U1

Abstract

The fuel for the stove consists of compressed wood pellets. The fuel is kept in a hopper (42) and passes through a valve (44) and drops down a chute (48) onto a grate at the bottom of a combustion chamber (10). The flue gases pass upward through a Venturi nozzle (18) into a guide tube (14). There is an outer tube (16) with a vertical axis. This may be lined with refractory material with a coiled copper tube on the inside. The turns of the tube at the top of the heat exchanger have copper fins (20) projecting towards a tapering central passage (22). There is a flue gas outlet (40) at the top.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der dazu ausgelegt ist, in einem bei der Verbrennung eines Brennstoffes entstehenden Abgas enthaltene Wärme an einen Wärme träger zu übertragen, mit
einem Brennraum zum Aufnehmen des Brennstoffs während der Verbrennung,
einer Abgas-Leiteinrichtung zum Leiten des Abgases entlang einer vorbestimmten Bahn und
einer Wärmeleiteinrichtung zum Aufnehmen von Wärmeenergie aus dem Abgas und Abgeben von Wärmeenergie an den Wärmeträger. The invention relates to a heat exchanger, which is designed to transfer heat contained in an exhaust gas generated during the combustion of a fuel to a heat carrier, with
a combustion chamber for receiving the fuel during combustion,
an exhaust gas guide device for guiding the exhaust gas along a predetermined path and
a heat conduction device for receiving thermal energy from the exhaust gas and delivering thermal energy to the heat transfer medium.

Wärmetauscher der eingangs genannten Art sind bekannt. Bei den bekannten Wär metauschern ist die Wärmeleiteinrichtung im allgemeinen von einem Blech gebildet, das mit seinen Hauptflächen in die vorbestimmte Bahn des Abgases hineinreicht, wobei die Haupt flächen parallel zur Strömungsrichtung des Abgases liegen. Die Wärmeleiteinrichtung bei herkömmlichen Wärmetauschern ist daher nicht oder kaum dazu in der Lage, Verwirbelun gen in dem Abgasstrom zu erzeugen. Daher lagern sich in dem Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, auf der Wärmeleiteinrichtung ab. Die dadurch entstehende Ruß schicht wirkt thermisch isolierend, so dass die Wärmeleiteinrichtung in ihrer Fähigkeit zur Aufnahme von Wärmeenergie beeinträchtigt ist. Durch diese Beeinträchtigung sinkt der Wirkungsgrad des Wärmetauschers.Heat exchangers of the type mentioned are known. In the known Wär metauschern the heat conduction device is generally formed from a sheet metal with its main surfaces into the predetermined path of the exhaust gas, the main surfaces parallel to the flow direction of the exhaust gas. The heat conduction device at conventional heat exchangers are therefore not or hardly able to swirl gene in the exhaust gas flow. Therefore, particles contained in the exhaust gas especially soot particles, on the heat conducting device. The resulting soot layer has a thermally insulating effect, so that the heat conducting device is able to Absorption of thermal energy is impaired. This impairment reduces the Efficiency of the heat exchanger.

Ferner sind aus der CH 596 529 und der DE 33 20 956 A1 Wärmetauscher bekannt, bei denen die Abgase in direkten Kontakt mit einem den Wärmeträger führenden Rohr ge langen. Auch bei diesen Wärmetauschern kommt es zur Bildung einer störenden Ruß schicht auf dem den Wärmeträger führenden Rohr.Furthermore, heat exchangers are known from CH 596 529 and DE 33 20 956 A1, where the exhaust gases are in direct contact with a pipe carrying the heat transfer medium long. These heat exchangers also form an annoying soot layer on the pipe carrying the heat transfer medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs ge nannten Art derart weiterzubilden, dass der Wirkungsgrad verbessert ist.The invention is based, a heat exchanger of the beginning ge mentioned type in such a way that the efficiency is improved.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Weiterbildung der bekannten Wärmetauscher gelöst.According to the invention, the object is achieved by the in the characterizing part of Claim 1 specified further development of the known heat exchanger solved.

Dadurch dass die Anströmfläche quer zu der vorbestimmten Bahn liegt und in die vorbestimmte Bahn hineinragt, erzeugt sie Verwirbelungen in dem Abgasstrom, die einer Ablagerung von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, auf der Wärmeleiteinrichtung entge genwirken. Es besteht mithin nicht die Gefahr, dass sich eine den Wirkungsgrad des Wär metauschers beeinträchtigende Rußschicht auf der Wärmeleiteinrichtung ablagert.Because the inflow surface lies transversely to the predetermined path and into the projecting predetermined path, it creates turbulence in the exhaust gas flow, which one Deposition of particles, especially soot particles, on the heat conduction device genwirken. There is therefore no risk that the efficiency of the heat deposits soot on the heat-conducting device.

Zwar kann die Partikelablagerung auf der Wärmeleiteinrichtung durch die oben be schriebenen Verwirbelungen in Folge der direkten Anströmung stark vermindert werden, eine geringfügige Ablagerung findet aber dennoch statt. Diese Restablagerung wird aber in Folge der hohen Temperatur, die die Wärmeleiteinrichtung annimmt, nachverbrannt. Dieses Nachverbrennen findet an dem Wärmeträger nicht statt, weil dieser wegen seiner wärme abführenden Wirkung keine so hohe Temperatur annimmt wie die Wärmeleiteinrichtung. Es ist daher als erfindungsgemäß vorgesehen, den Wärmeträger nicht in dem Abgashaupt strom, sondern abseits davon anzuordnen, damit sich gar nicht erst Ablagerungen bilden können. Da der Wärmeträger thermisch an die Wärmeleiteinrichtung gekoppelt ist, wird ihm Wärmeenergie zugeführt, obwohl er nicht im Abgashauptstrom liegt.The particle deposition on the heat conduction device can be caused by the above written turbulence can be greatly reduced as a result of the direct inflow, however, a slight deposit still occurs. This residual deposit is in Afterburns due to the high temperature that the heat-conducting device assumes. This Afterburning does not take place on the heat transfer medium because of its heat laxative effect does not assume as high a temperature as the heat conducting device. It is therefore provided as the invention, the heat transfer medium is not in the exhaust main electricity, but to be arranged away from it, so that no deposits form at all can. Since the heat transfer medium is thermally coupled to the heat conduction device, it becomes Thermal energy supplied, although it is not in the main exhaust gas flow.

Erfindungsgemäß bevorzugt weist der Energieaufnahmeabschnitt ein Blech auf, das quer zu der vorbestimmten Bahn liegt. Dadurch wird eine der Anströmfläche entgegenge setzte Fläche ausgebildet, die ebenfalls zur Energieaufnahme dient.According to the invention, the energy absorption section preferably has a sheet which is transverse to the predetermined path. This counteracts one of the inflow surfaces set area formed, which also serves to absorb energy.

Das Blech ist erfindungsgemäß bevorzugt wendelförmig, wobei entlang der Längs achse der Wendel ein Abgas-Hauptstromkanal gebildet ist. Mit anderen Worten umgibt das Blech den Abgas-Hauptstromkanal, wobei insbesondere an seiner den Abgas-Hauptstrom kanal wendelförmig umlaufenden Innenkante Verwirbelungen auftreten, die zum einen für eine Verteilung des heißen Abgases auf die großen Flächen des Bleches sorgen und zum anderen einer Ablagerung von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, entgegenwirken.The sheet is preferably helical according to the invention, being along the longitudinal axis of the coil, an exhaust gas main flow channel is formed. In other words, that surrounds it Sheet the main exhaust gas flow channel, in particular the main exhaust gas flow channel spiral-shaped circumferential inner eddies occur, which on the one hand for a distribution of the hot exhaust gas over the large areas of the sheet metal and counteract the deposition of particles, especially soot particles.

Der Abgas-Hauptstromkanal verjüngt sich erfindungsgemäß bevorzugt mit zuneh mendem Abstand von dem Brennraum. Dieser Ausgestaltung liegen zwei Überlegungen zu grunde:
Zum einen sollte das Blech in seinem dem Brennraum benachbarten Teil nicht zu nahe an der Flamme liegen, weshalb der Abgas-Hauptstromkanal in seinem stromaufwärts gelegenen Teil einen Mindestradius haben sollte. Andererseits ist es von Vorteil, die wär meaufnehmenden Flächen des Blechs insbesondere im stromabwärts gelegenen Teil zu vergrößern, weil der Abgasstrom dort nicht mehr so viel Wärmeenergie mit sich führt. Diese beiden Forderungen (radialer Mindestabstand des Blechs im stromaufwärts gelegenen Teil und Maximierung der Wärmeenergie-Aufnahmefläche im stromabwärts gelegenen Teil) führen zu einer Geometrie der Blechwendel, bei der der Abgas-Hauptstromkanal sich stromabwärts verjüngt. Durch diese Geometrie wird im übrigen erreicht, dass im stromab wärts gelegenen Teil die Blechtemperatur bei Teillast und bei Vollast gleich ist, weil bei Vollast wegen der stärkeren Verwirbelung das Abgas über eine größere Effektivfläche des Blechs streicht. Es stellt sich eine Selbstregelung im optimalen Betriebsbereich ein.The main exhaust gas flow channel tapers preferably according to the invention with increasing distance from the combustion chamber. This design is based on two considerations:
First, the sheet metal in its part adjacent to the combustion chamber should not be too close to the flame, which is why the exhaust gas main flow channel should have a minimum radius in its upstream part. On the other hand, it is advantageous to enlarge the heat-absorbing surfaces of the sheet, in particular in the downstream part, because the exhaust gas flow no longer carries as much thermal energy with it. These two requirements (minimum radial spacing of the sheet in the upstream part and maximization of the thermal energy absorption area in the downstream part) lead to a geometry of the sheet metal spiral in which the exhaust gas main flow channel tapers downstream. This geometry also ensures that the sheet metal temperature in the downstream part is the same at part load and at full load, because at full load the exhaust gas sweeps over a larger effective area of the sheet due to the greater turbulence. There is a self-regulation in the optimal operating range.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeträger an dem dem Energieaufnahmeabschnitt entgegengesetzten Ende der Wärmeleiteinrichtung an die Wärmeleiteinrichtung angekoppelt ist. Mit anderen Worten liegt der Wärmeträger erfindungsgemäß bevorzugt außerhalb des Abgashauptstromes und wird deshalb nicht direkt angeströmt. Dieser Ausgestaltung liegt folgende Überlegung zugrunde:
Bei dem Wärmeträger handelt es sich erfindungsgemäß bevorzugt um ein Fluid in einem thermisch an die Wärmeleiteinrichtung angekoppelten Behältnis. Das Fluid ist des halb vorteilhaft, weil es problemlos an denjenigen Ort befördert werden kann, an dem es zur Abgabe der zuvor aufgenommenen Energie genutzt wird.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the heat transfer medium is coupled to the heat conducting device at the end of the heat conducting device opposite the energy absorption section. In other words, according to the invention, the heat transfer medium is preferably outside the main exhaust gas flow and is therefore not subjected to a direct flow. This configuration is based on the following consideration:
According to the invention, the heat transfer medium is preferably a fluid in a container thermally coupled to the heat conduction device. The fluid is half advantageous because it can be easily transported to the place where it is used to deliver the previously absorbed energy.

Bei dem Behältnis handelt es sich erfindungsgemäß bevorzugt um ein wendelförmig gelegtes Rohr, wobei die Wendelachse entlang der vorbestimmten Bahn des Abgases läuft. Mit anderen Worten wird das Rohr nach dem gleichen Prinzip gestaltet wie das wärmelei tende Blech. Wegen dieser geometrischen Übereinstimmung ist es besonders einfach, die thermische Kopplung zwischen dem Rohr und dem wärmeleitenden Blech herzustellen.According to the invention, the container is preferably a helical one placed tube, the helix axis running along the predetermined path of the exhaust gas. In other words, the pipe is designed according to the same principle as heating sheet metal. Because of this geometric correspondence, it is particularly easy to do that to establish thermal coupling between the tube and the heat-conducting sheet.

Das wendelförmige Rohr ist erfindungsgemäß bevorzugt entlang einer Innenwand fläche der Abgasleiteinrichtung gelegt. Mit anderen Worten ist es derart gelegt, dass es - in nerhalb der Abgasleiteinrichtung - den maximal möglichen Abstand von dem Abgashaupt strom hat, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Ablagerung von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, auf dem wendelförmigen Rohr minimiert ist.According to the invention, the helical tube is preferably along an inner wall surface of the exhaust gas guide. In other words, it is laid out so that - in within the exhaust gas guide device - the maximum possible distance from the exhaust gas main current, which increases the likelihood of particulate deposition, in particular Soot particles on the helical tube is minimized.

Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist eine Einrichtung zum Fördern des Fluids ent lang einer geschlossenen Bahn innerhalb des Behälters vorgesehen. Mit anderen Worten läuft das Fluid in dem Behälter um, so dass es auf seiner in sich geschlossenen Bahn im mer wieder Wärmeenergie aufnehmen und an anderer Stelle abgeben kann.A device for conveying the fluid is further preferred according to the invention provided a closed path within the container. In other words the fluid circulates in the container so that it travels on its self-contained path can again absorb heat energy and release it elsewhere.

Bei dem Fluid handelt es sich bevorzugt um Wasser.The fluid is preferably water.

Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist eine Stauscheibe zum Stauen und Umlenken des Abgases auf seinem Weg durch die Abgasleiteinrichtung vorgesehen. Dadurch kann in einem Bereich, in dem das Abgas eine vorbestimmte Mindesttemperatur unterschreitet - beispielsweise 80°C - das Abgas derart umgeleitet werden, dass es entlang einem besonders langen Weg über die Wärmeleiteinrichtung streicht. Dadurch kann dem Abgas auch dann noch bei vertretbarem Wirkungsgrad Wärme entzogen werden, wenn es schon ver gleichsweise weit abgekühlt ist.A baffle plate for stowing and deflecting is further preferred according to the invention of the exhaust gas on its way through the exhaust gas guide device. This allows in an area in which the exhaust gas falls below a predetermined minimum temperature - for example 80 ° C - the exhaust gas can be diverted in such a way that it is particularly easy strokes a long way over the heat conduction device. This can also cause the exhaust gas then heat can be withdrawn at a reasonable level of efficiency if it is already ver is equally far cooled.

Die Stauscheibe ist erfindungsgemäß bevorzugt entlang der vorbestimmten Bahn verstellbar. Dadurch kann beispielsweise der Tatsache Rechnung getragen werden, dass der Wärmetauscher an Kaminzüge unterschiedlicher Art und Qualität angeschlossen wer den können muss. So gibt es nämlich beispielsweise Kaminzüge, die für einen befriedigen den Betrieb eine bestimmte Mindesttemperatur des Abgases erfordern. Durch Verstellung der Stauscheibe entlang der vorbestimmten Bahn des Abgases kann - wie oben bereits ausgeführt - diejenige Temperatur eingestellt werden, die das Abgas beim Eintritt in den Kaminzug hat, so dass eine optimale Anpassung des Wärmetauschers an die konkreten Gegebenheiten in dem verwendeten Kaminzug möglich ist.According to the invention, the baffle plate is preferably along the predetermined path adjustable. This can take into account, for example, the fact that the heat exchanger is connected to flues of different types and quality must be able to. For example, there are chimney flues that satisfy you operation requires a certain minimum temperature of the exhaust gas. By adjustment the baffle plate along the predetermined path of the exhaust gas can - as already above executed - the temperature can be set that the exhaust gas when entering the Chimney draft has, so that an optimal adaptation of the heat exchanger to the concrete Conditions in the chimney draft used is possible.

Die Wärmeleiteinrichtung ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt ganz oder zum Teil aus Kupfer. Kupfer hat nämlich hervorragende Wärmeleiteigenschaften, ist aber bisher in der Wärmetauschertechnik nicht zum Aufnehmen von Wärmeenergie aus einem Abgas strom eingesetzt worden, weil es einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt hat, näm lich ca. 1083°C, wobei die Abgastemperatur nahe dem Brennraum bei ca. 1100°C liegt. Es hat sich aber überraschenderweise herausgestellt, dass sich Kupfer dennoch hervorragend für die Herstellung der Wärmeleiteinrichtung eignet, weil die Wärme sehr schnell an den Wärmeträger abgeführt wird, so dass die Wärmeleiteinrichtung selbst dann nicht bis auf ihren Schmelzpunkt von 1083°C erhitzt wird, wenn sie in unmittelbarer Nähe des Brenn raums mit bis zu 1100°C angeordnet ist.According to the invention, the heat conduction device is particularly preferably wholly or for Copper part. Copper has excellent thermal conductivity properties, but so far it is in heat exchanger technology not for absorbing thermal energy from an exhaust gas Electricity has been used because it has a comparatively low melting point, näm Lich approx. 1083 ° C, with the exhaust gas temperature close to the combustion chamber at approx. 1100 ° C. It Surprisingly, it turned out that copper is still excellent suitable for the production of the heat conduction device, because the heat very quickly to the Heat transfer medium is discharged, so that the heat conduction device does not reach even then its melting point of 1083 ° C is heated when it is in the immediate vicinity of the kiln room is arranged with up to 1100 ° C.

Schließlich ist erfindungsgemäß bevorzugt eine Venturi-Düse zum Zuführen von Sekundärluft zu dem Abgas vorgesehen. Dadurch wird die bereits oben erwähnte Nach verbrennung gefördert.Finally, according to the invention, a Venturi nozzle for supplying is preferred Secondary air is provided to the exhaust gas. This will make the after mentioned above encouraged combustion.

Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Da bei zeigen The invention is based on preferred exemplary embodiments below Reference to the accompanying drawings explained in more detail. because at show

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Wärmetauschers,Of the heat exchanger Fig. 1 shows schematically a first embodiment of fiction, modern,

Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers und Fig. 2 shows schematically a second embodiment of the heat exchanger according to the invention and

Fig. 3 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, mit leichter Modifizierung. Fig. 3 is a detailed view of the embodiment of FIG. 2, with slight modification.

Der Wärmetauscher nach Fig. 1 hat einen Brennraum 10, in dem ein Brennstoff, beispielsweise Pressholz-Pellets verbrannt wird. Unterhalb des Brennraums 10 befindet sich ein Aschentopf 12. Die bei der Verbrennung entstehenden heißen Abgase werden senkrecht nach oben abgeleitet, und zwar mittels eines Ausbranntrohres 14 in einem ersten Abschnitt und eines Isolierrohres 16 in einem zweiten Abschnitt. Am Eingang des Aus branntrohres 14 ist eine Venturi-Düse 18 vorgesehen, über die Sekundärluft zur Nach verbrennung von Partikeln in dem Abgas zugeführt wird.The heat exchanger according to FIG. 1 has a combustion chamber 10 in which a fuel, for example pressed wood pellets, is burned. An ash pan 12 is located below the combustion chamber 10 . The hot exhaust gases produced during the combustion are discharged vertically upwards, namely by means of a burnout tube 14 in a first section and an insulating tube 16 in a second section. At the entrance of the burnt tube 14 , a venturi nozzle 18 is provided, via which secondary air is supplied for after-combustion of particles in the exhaust gas.

Oberhalb des Ausbranntrohres 14 ragt ein wendelförmig gelegtes Kuperrohrblech 20 in die Bahn des Abgases hinein. Im Hinblick auf Details des Kupferbleches 20 wird auf die Fig. 3 verwiesen, der die wendelförmige Anordnung des Kupferblechs 20 besser zu ent nehmen ist als der schematischen Darstellung nach Fig. 1. Das wendelförmig gelegte Kup ferblech 20 hat im Prinzip die Form einer Schraubenwendel für eine Schraube mit kegel förmigem Kern. Dort wo bei der Schraube der kegelförmige Kern ist, ist bei dem Kupfer blech 20 ein Abgas-Hauptstromkanal 22 freigelassen, durch den das Abgas nach oben strömt. Der Abgas-Hauptstromkanal 22 verjüngt sich stromabwärts. Die Unterseite 24 des Kupferbleches 20 wird über dessen gesamte Länge von dem Abgas angeströmt, wodurch sich entsprechende Verwirbelungen ergeben.Above the burnt-out pipe 14 , a copper pipe 20 placed helically extends into the path of the exhaust gas. With regard to details of the copper sheet 20 , reference is made to FIG. 3, which can better take the helical arrangement of the copper sheet 20 than the schematic representation according to FIG. 1. The helically placed copper sheet 20 has in principle the shape of a helical coil for a screw with a conical core. Where the conical core is at the screw, an exhaust gas main flow channel 22 is left free in the copper sheet 20 , through which the exhaust gas flows upwards. The main exhaust gas flow channel 22 tapers downstream. The underside 24 of the copper sheet 20 is flown by the exhaust gas over its entire length, which results in corresponding swirls.

An seinem radialen Außenrand ist das wendelförmige Kupferblech 20 jeweils zwi schen zwei Windungen eines ebenfalls wendelförmig gelegten wasserführenden Rohres 26 eingeklemmt und verlötet, so dass eine thermische Kopplung zwischen dem Kupferblech 20 und dem Rohr 26 besteht. Das Rohr 26 ist ebenfalls aus Kupfer. Fig. 3 zeigt einen Ein laufstutzen 28 und einen Auslaufstutzen 30, über die ein Wasserkreislauf in Gegenrichtung zum Abgasstrom etabliert werden kann. An den Kreislauf können beispielsweise Heizkörper in einer Wohnung angeschlossen sein. Das Wasser wird durch eine nicht dargestellte Pumpe gefördert. At its radial outer edge, the helical copper sheet 20 is clamped and soldered between two turns of a helically placed water-carrying pipe 26 , so that there is a thermal coupling between the copper sheet 20 and the pipe 26 . The tube 26 is also made of copper. Fig. 3 shows an outlet 28 and an outlet 30 through which a water circuit in the opposite direction to the exhaust gas flow can be established. For example, radiators in an apartment can be connected to the circuit. The water is conveyed by a pump, not shown.

In dem Rohr 26 läuft noch ein Innenrohr 32 mit Einlass-Stutzen 34 und Auslass-Stut zen 36. Dieses Innenrohr dient der Notkühlung für den Fall, dass mit einem Temperatur fühler 38 (Fig. 1) eine einen vorbestimmten Grenzwert übersteigende Temperatur in dem Abgasstrom gemessen wird, so dass die Gefahr des Durchbrennens oder dgl. besteht. Die Stutzen 34 u. 36 sind an das öffentliche Wassernetz anzuschließen. Den Fig. 1 u. 2 sind noch jeweils ein Rauchgasventilator 39 und ein Abgasrohr 40 zu entnehmen.In the tube 26 still runs an inner tube 32 with inlet connector 34 and outlet connector 36 . This inner tube is used for emergency cooling in the event that a temperature exceeding a predetermined limit value is measured in the exhaust gas flow with a temperature sensor 38 ( FIG. 1), so that there is a risk of burning or the like. The sockets 34 u. 36 are to be connected to the public water network. Figs. 1 and. 2, a flue gas fan 39 and an exhaust pipe 40 can also be seen in each case.

Die Fig. 1 u. 2 zeigen noch jeweils einen sogenannten Tagesbehälter 42, in dem Pellets vorgehalten werden können. Der Name Tagesbehälter weist darauf hin, dass sein Fassungsvermögen etwa einem Tagesverbrauch an Pellets entspricht. Die Zuführung der Pellets erfolgt über eine Zellradschleuse 44, die über einen Schleusenantrieb (nur in Fig. 1 gezeigt) angetrieben wird. Nach Verlassen der Schleuse gelangen die Pellets über einen Pelletfallschacht 48 in den Brennraum 10, wobei vor dem Brennraum Kontaktzünder 50 angeordnet sind, vgl. Fig. 1. Ein Rostschieber 52 (vgl. Fig. 1) dient zur Horizontalbewegung der Pellets in Richtung Brennraum 10. Fig. U 1. 2 each show a so-called day container 42 in which pellets can be kept. The name day container indicates that its capacity corresponds approximately to a daily consumption of pellets. The pellets are supplied via a rotary valve 44 , which is driven by a lock drive (only shown in FIG. 1). After leaving the lock, the pellets enter the combustion chamber 10 via a pellet chute 48 , contact igniters 50 being arranged in front of the combustion chamber, cf. Fig. 1. A grate slide 52 (see FIG. 1) is used for the horizontal movement of the pellets in the direction of the combustion chamber 10 .

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Pellet-Temperaturfühler 54 vorgesehen, mit dem die Temperatur der Pellets vor Eintritt in den Brennraum 10 gemessen wird. Wird ein vorgege bener Temperaturwert überschritten, so ist anzunehmen, dass sich das Feuer in den Pel letfallschacht 48 hinein fortpflanzt. In einem solchen Fall wird aus Sicherheitsgründen über eine Steuerung 54 die weitere Zuführung von Pellets zu dem Schacht 48 unterbunden.As shown in FIG. 1, a pellet temperature sensor 54 is provided, with which the temperature of the pellets is measured before entering the combustion chamber 10 . If a predetermined temperature value is exceeded, it can be assumed that the fire propagates into the pellet shaft 48 . In such a case, the further supply of pellets to the shaft 48 is prevented by a controller 54 for safety reasons.

Fig. 2 zeigt eine in Vertikalrichtung durch Bewegen entlang der Schraubenwendel des Kupferbleches 20 bewegliche Stauscheibe 56. FIG. 2 shows a baffle plate 56 movable in the vertical direction by moving along the helix of the copper sheet 20 .

Die Funktionsweise der dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist wie folgt:
In dem Brennraum 10 werden die Pellets verbrannt. Das dabei entstehende Abgas gelangt über die Venturi-Düse 18 in das Ausbranntrohr 14, wo wegen der Sekundärluftzu führung durch die Venturi-Düse 18 eine Nachverbrennung stattfindet. Von dem Abgasstrom wird die Unterseite 24 des wendelförmigen Kupferblechs 20 angeströmt, wodurch Verwir belungen entstehen.The functioning of the illustrated embodiments of the heat exchanger according to the invention is as follows:
The pellets are burned in the combustion chamber 10 . The resulting exhaust gas passes through the venturi nozzle 18 into the burnout tube 14 , where afterburning takes place due to the secondary air supply through the venturi nozzle 18 . From the exhaust gas stream, the underside 24 of the helical copper sheet 20 is flowed through, which causes swirls.

Am oberen Ende des Ausbranntrohres 14 kann die Temperatur, beispielsweise in der Anfahrphase wegen Verlängerung der Flamme bis zu 1100°C betragen, weshalb in diesem Bereich ein größerer Radialabstand des wendelförmigen Kupferblechs 20 von der Längsachse des Abgas-Hauptstromes gehalten wird. Dieser Radialabstand nimmt mit zu nehmendem Abstand von dem Ausbranntrohr 14, d. h. nach oben hin ab, weil weiter nach oben keine so hohen Temperaturen mehr zu erwarten sind. Da das wendelförmige Kupfer blech 20 nach oben hin immer weiter in die Bahn des Abgases hineinragt, sind nach oben hin die Verwirbelungen stärker. Diese Verstärkung der Verwirbelungen geht einher mit der nach oben hin abnehmenden Temperatur des Abgases, so dass sich insgesamt eine über die Länge gleichmäßige Übertragung der Wärmeenergie von dem Abgas auf das Kupfer blech 20 einstellt. Hier liegt eine gewisse Selbstregelung vor.At the upper end of the burn-out tube 14 , the temperature can be up to 1100 ° C., for example in the start-up phase due to the flame being extended, which is why a greater radial distance of the helical copper sheet 20 from the longitudinal axis of the main exhaust gas stream is kept in this area. This radial distance decreases with increasing distance from the burnout tube 14 , that is to say upwards, because further upward temperatures are no longer to be expected. Since the helical copper sheet 20 protrudes further upwards into the path of the exhaust gas, the swirls are stronger upwards. This amplification of the eddies goes hand in hand with the decreasing temperature of the exhaust gas, so that overall a uniform transmission of the thermal energy over the length of the exhaust gas to the copper sheet 20 is established. There is a certain self-regulation here.

Die erwähnten Verwirbelungen verhindern weitestgehend die Ablagerung von Parti keln, insbesondere Rußpartikeln in dem Abgas auf dem Kupferblech 20. Vollständig können solche Ablagerungen jedoch nicht verhindert werden. Da aber das Kupferblech 20 eine ver gleichsweise hohe Temperatur annimmt, werden diese nicht verhinderbaren Ablagerungen auf dem Kupferblech 20 nachverbrannt, so dass sie die Wärmeübertragungseigenschaften kaum mehr beeinträchtigen.The swirls mentioned largely prevent the deposition of particles, in particular soot particles in the exhaust gas on the copper sheet 20th However, such deposits cannot be completely prevented. However, since the copper sheet 20 assumes a comparatively high temperature, these unavoidable deposits on the copper sheet 20 are afterburned, so that they hardly impair the heat transfer properties.

Das wasserführende Rohr 26 liegt an dem dem Abgasstrom entgegengesetzten Ende des wendelförmigen Kupferblechs 20, d. h. an einer Stelle, an die der Abgasstrom kaum noch gelangt, so dass dort schon aus diesem Grunde keine Ablagerungen zu be fürchten sind. Durch die geometrische Ausgestaltung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ist nämlich zwar eine thermische Kopplung des Wassers in dem wendelförmigen Rohr 26 mit dem Abgasstrom erreicht, nämlich über das als Wärmeleitein richtung dienende wendelförmige Blech 20, das Rohr 26 ist aber dennoch weit genug von dem Abgas-Hauptstrom entfernt, dass kaum mit Rußablagerungen oder dgl. zu rechnen ist.The water-carrying pipe 26 is located at the end of the helical copper sheet 20 opposite the exhaust gas flow, ie at a point to which the exhaust gas flow hardly reaches, so that for this reason alone there are no deposits to be feared. Due to the geometric configuration of the exemplary embodiments shown in the drawing, a thermal coupling of the water in the helical tube 26 with the exhaust gas flow is achieved, namely via the helical sheet 20 serving as a heat conducting device, but the tube 26 is nevertheless far enough from the exhaust gas -Main stream removed that soot deposits or the like can hardly be expected.

Wie bereits oben erwähnt, nimmt die Temperatur des Abgases mit der Entfernung von dem Brennraum 10 ab, weil ja Wärmeenergie an das wendelförmige Kupferblech 20 abgegeben wird. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das direkte Anströmen der Unterseite 24 des Kupferbleches 20 durch den Abgasstrom nur dann zu einer Wärmeübertragung mit sachgerechtem Wirkungsgrad führt, wenn der Abgasstrom eine Temperatur von mehr als 80°C hat. Die Stauscheibe 56 wird daher auf eine Höhe eingestellt werden, in der der Ab gasstrom auf ca. 80° abgefallen ist. Ab der Stauscheibe 56 wird der Abgasstrom nämlich nicht mehr vertikal geleitet, sondern er folgt dem wendelförmigen Kanal, der von dem wen delförmigen Blech 20 begrenzt ist, wodurch er jeweils über die Oberseite und die Unterseite des Bleches 20 streicht. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wärmetauschers beträgt der Temperaturabfall pro Windung des wen delförmigen Bleches 20 ca. 20°C. Sollte ein Kaminzug, an den der Wärmetauscher ange schlossen wird, eine andere Temperatur als die oben erwähnten 80°C erfordern, so wird die Stauscheibe 56 entsprechend entlang dem Blech 20 verstellt.As already mentioned above, the temperature of the exhaust gas decreases with the distance from the combustion chamber 10 , because thermal energy is emitted to the helical copper sheet 20 . Experience has shown that the direct flow against the underside 24 of the copper sheet 20 by the exhaust gas flow only leads to heat transfer with appropriate efficiency if the exhaust gas flow has a temperature of more than 80 ° C. The baffle plate 56 will therefore be set to a height at which the gas flow has dropped to approximately 80 °. From the baffle plate 56 , the exhaust gas flow is no longer directed vertically, but it follows the helical channel, which is delimited by the wen deliform sheet 20 , whereby it strokes the top and bottom of the sheet 20 . In the embodiment shown in the drawing of the heat exchanger according to the invention, the temperature drop per turn of the metal plate 20 is approximately 20 ° C. Should a chimney draft to which the heat exchanger is connected require a different temperature than the above-mentioned 80 ° C, the baffle plate 56 is adjusted accordingly along the sheet 20 .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist kein Isolierrohr 16 vorgesehen. Viel mehr stellt dort das wasserführende wendelförmige Kupferrohr 26 zusammen mit dem Aus branntrohr 14 die Abgasleiteinrichtung dar, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von dem Ausbranntrohr 14 zusammen mit dem Isolierrohr 16 gebildet ist. Selbstverständlich kann aber auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein Isolierrohr 16 vorgesehen sein.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, no insulating tube 16 is provided. Much more there is the water-carrying helical copper pipe 26 together with the burnt pipe 14 from the exhaust gas guide device, which is formed in the embodiment according to FIG. 1 by the burnt pipe 14 together with the insulating pipe 16 . Of course, an insulating tube 16 can also be provided in the exemplary embodiment according to FIG. 2.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offen barten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Ver wirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The open in the above description, the claims and the drawing Beard features can be used individually or in any combination for ver implementation of the invention in its various embodiments.

Claims

1. Heat exchanger, which is designed to transfer heat contained in an exhaust gas generated during the combustion of a fuel to a heat transfer medium, with
a combustion chamber ( 10 ) for receiving the fuel during combustion,
an exhaust gas guide device ( 14 , 16 ; 14 , 26 ) for guiding the exhaust gas along a predetermined path and
a heat conducting device ( 20 ) for absorbing thermal energy from the exhaust gas and releasing thermal energy to the heat transfer medium,
characterized in that
the heat-conducting device ( 20 ) has at least one energy-absorbing section, which projects into the predetermined path with an inflow surface ( 24 ) lying transversely to the predetermined path of the exhaust gas and leaving a main main flow duct open and
that the heat carrier is at the opposite end of the power receiving portion heat conducting device (20) coupled to the heat-conducting device (20).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Energy absorption section has a plate that is transverse to the predetermined path.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the sheet is helical, the exhaust gas main flow channel ( 22 ) being formed along the longitudinal axis of the helix.

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the main exhaust gas flow channel ( 22 ) tapers with increasing distance from the combustion chamber ( 10 ).

5. Heat transfer medium according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium is a fluid in a thermally coupled to the heat conduction device container ( 26 ).

6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the container ( 26 ) is formed by a helically placed tube, the helical axis running along the predetermined path of the exhaust gas.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the wendelför shaped tube ( 26 ) is placed along an inner wall surface of the exhaust gas guide device ( 16 ).

8. Heat exchanger according to one of claims 5 to 7, characterized by a device for conveying the fluid along a closed path within the container ( 26 ).

9. Heat exchanger according to one of claims 5 to 8, characterized in that the fluid is water.

10. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by a baffle plate ( 56 ) for stowing and deflecting the exhaust gas on its way through the exhaust gas guide device.

11. Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the baffle plate ( 56 ) is adjustable along the predetermined path.

12. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat conducting device ( 20 ) is made entirely or in part of copper.

13. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by a venturi nozzle ( 18 ) for supplying secondary air to the exhaust gas.