DE102008027592A1

DE102008027592A1 - Device for heat extraction from flue gases of furnace by using heat exchanger through which liquid flows in flue gas pipe, has heat exchanger that is fixed at connecting component

Info

Publication number: DE102008027592A1
Application number: DE102008027592A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Pilsl
Original assignee: LUPI SOLARTECHNIK GmbH
Current assignee: LUPI SOLARTECHNIK GmbH
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-11-19

Abstract

The device has a heat exchanger (3) that is fixed at connecting component, where an enforcement guide slide bearing is provided for enclosing the connecting component. The connecting component is provided with a detachable connection for mounting at flue gas pipe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen eines Ofens, vor allem eines Ofen für Feststoffe, wie einem Kaminofen, Kachelofen, Grundofen und dergleichen.The The invention relates to a device for heat extraction from the flue gases of a furnace, especially an oven for Solids, such as a wood-burning stove, tiled stove, basic oven and the like.

Solche Einrichtungen sind an sich allgemein bekannt. Beispiele hierfür zeigen die Gebrauchsmusterschrift DE 202005012591 U1 und die Gebrauchsmusterschrift DE 202006002298 U1 . Einrichtungen dieser Art sind allerdings meist nur mit Aufwand nachrüstbar und auch hinsichtlich der Reinigung von Ablagerungen mit zum Teil erheblichen Erschwernissen behaftet.Such devices are generally known per se. Examples of this show the utility model DE 202005012591 U1 and the utility model DE 202006002298 U1 , However, devices of this type are usually retrofitted only with difficulty and also with regard to the cleaning of deposits with sometimes considerable difficulties.

Nach der Erfindung wird diesen Schwierigkeiten bei einer Einrichtung zur Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen eines Ofens, unter Verwendung eines flüssigkeitsdurchströmten Wärmetauschers, dadurch begegnet, dass der Wärmetauscher an einem Verbindungsteil verankert ist, das mit einer Zwangsgleitführung für das ihn umschliessende Rauchgasrohr versehen ist, und dass das Verbindungsteil weiterhin mit einer lösbaren Verbindung zur Verankerung am ofenseitigen Rauchgasrohr versehen ist.To The invention addresses these difficulties in a device for heat extraction from the flue gases of a furnace, under Use of a liquid-flow heat exchanger, characterized in that the heat exchanger at a connecting part anchored with a forced slideway for that it is provided enclosing flue gas pipe, and that the connecting part furthermore with a detachable connection for anchoring is provided on the furnace side flue pipe.

Vorteilhaft ist es, wenn der Wärmetauscher von einem eigenen Rauchgasrohr-Abschnitt umschlossen ist, dessen Innendurchmesser zumindest etwas grösser als der Aussendurchmesser des Wärmetauschers ist, und wenn der den Wärmetauscher umschliessende Rauchgasrohr-Abschnitt derart ausgebildet ist, dass er mit den beiden anschliessenden Rauchgasrohren durch Einschieben rauchgasdicht verbindbar ist. Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Verbindungsteil unmittelbar an dem ofenseitigen Rauchgasrohranschluss verankert ist und sich an dessen Oberfläche abstützt. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher als zylindrische Rohrspirale ausgebildet. Als Material für den Wärmetauscher empfiehlt sich die neben der Verwendung von VA-Stahl vor allem ein Kupferrohr. Mit einem Kupferrohr kann die Tauscherlänge wegen der besseren Wärmeleitung bei gleicher Tauscherleistung nennenswert geringer gewählt werden als bei VA-Stahl. Zur Steuerung der Flüssigkeit-Umwälzung mittels eines Temperaturfühlers empfiehlt sich dessen Anordnung am Verbindungsteil.Advantageous it is when the heat exchanger from its own flue pipe section is enclosed, the inner diameter at least a little larger than the outer diameter of the heat exchanger, and if the flue gas tube section surrounding the heat exchanger is formed such that it with the two adjoining flue gas tubes by insertion smoke-tight can be connected. Is advantageous it further, when the connecting part directly to the furnace side Flue gas pipe connection is anchored and attached to its surface supported. Preferably, the heat exchanger designed as a cylindrical tube spiral. As material for the heat exchanger is recommended in addition to the use of VA steel especially a copper pipe. With a copper tube can the exchanger length because of the better heat conduction Considerably lower for the same heat exchanger performance be as with VA steel. For controlling the fluid circulation By means of a temperature sensor, its arrangement is recommended at the connecting part.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:below the invention with reference to an embodiment shown in the drawing explained in more detail. In the drawing shows:

die 1 einen Holzheizungsherd mit einem erfindungsgemässen Wärmetausscher, zusammen mit der Eingliederung in eine Heizungsanlage, the 1 a wood heating stove with a heat exchanger according to the invention, together with the integration into a heating system,

die 2 den eigentlichen Wärmetauscher,the 2 the actual heat exchanger,

die 3 einen Rauchgasrohr-Abschnitt, der im zusammengebauten Zustand den eigentlichen Wärmetauscher umschliesst,the 3 a flue-gas pipe section, which in the assembled state encloses the actual heat exchanger,

die 4 die Teile nach den 2 und 3 im zusammengefügten Zustand, undthe 4 the parts after the 2 and 3 in the assembled state, and

die 5 eine Schnittdarstellung des Übergang vom Wärmetauscher und dem diesen umschliessendem Rauchgasrohr-Abschnitt auf den Anschluss-Stutzen des Ofens nach der 1.the 5 a sectional view of the transition from the heat exchanger and this enclosing flue pipe section on the connection piece of the furnace after the 1 ,

In der 1 ist an den Rauchgasrohranschluss eines Heizungsherdes 1 ein erfindungsgemässer Wärmetauscher 3 aufgeschoben. Das obere Ende des Wärmetauschers 3 ist mit einem zu einem Kaminanschluss führenden Rauchrohr 2 in an sich bekannter Weise durch eine Aufschiebetechnik lösbar, aber rauchgasdicht verbunden.In the 1 is to the flue gas pipe connection of a heating stove 1 a heat exchanger according to the invention 3 postponed. The upper end of the heat exchanger 3 is with a flue pipe leading to a chimney connection 2 in a conventional manner releasably connected by a slide-on, but smoke gas tight.

Ein Warmwasserspeicher bzw. Boiler 5 ist über eine Vorlaufleitung 7 und eine Rücklaufleitung 7' mit dem Wärmetauscher 3 unter Zwischenschaltung einer Zirkulationspumpe 4 in an sich bekannter Weise verbunden. Die Anschlussleitungen des Wärmetauschers werden zweckmässig zumindest in Ofennähe als wenigstens teilflexible Leitung, vorzugsweise in Wellrohrtechnik ausgeführt, um thermische Verspannungen zu vermeiden. Die üblichen weiteren Anlagenteile, wie eine sogenannte Sicherheitsgruppe und eine Temperatur-Steuerung mit einem Wärmefühler sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.A hot water tank or boiler 5 is via a supply line 7 and a return line 7 ' with the heat exchanger 3 with the interposition of a circulation pump 4 connected in a conventional manner. The connection lines of the heat exchanger are expediently designed at least in the vicinity of the furnace as at least partially flexible line, preferably in corrugated pipe technology in order to avoid thermal stresses. The usual other system parts, such as a so-called security group and a temperature control with a heat sensor are not shown for reasons of clarity.

Der Wärmetauscher 3 besteht im wesentlichen aus drei Teilen, die in der 2 im nicht zusammengebauten Zustand gezeigt sind, nämlich dem eigentlichen Wärmetauscher 6, einem den Wärmetauscher umfassenden Rauchgasrohr-Abschnitt 11 und einem Verbindungsteil 8, 9 und 10. Der Wärmetauscher 6, der vorzugsweise aus einer zylindrische Spirale aus galvanisch verzinntem Kupferrohr oder einem Rohr aus VA-Stahl besteht, ist am unteren Ende mit seinen beiden Anschlüssen 7 in einer ersten Klemmplatte 8, diese durchdringend, verankert. Die Verankerung erfolgt zweckmässig durch eine Hartlötung mit einem Lötmaterial hoher Schmelztemperatur, beispielsweise einem Silberlot. Die vertikale Länge der Klemmplatte 8 ist so bemessen, dass sie im eingebauten Zustand mit ihrem unteren Ende etwas vor der Ofenoberseite beziehungsweise dem ofenseitigen Ende des Anschluss-Stutzens 12 für ein Rauchrohr endet. Dies wird anhand der 4 und 5 noch näher erläutert. Dem eigentlichen Wärmetauscher 6 ist ein Rauchgasrohr-Abschnitt 11 zugeordnet, der am unteren Ende eine Aussparung 11' hat. Die vertikale Länge dieser Aussparung 11' ist etwas geringer als die vertikale Länge einer der Klemmplatte 8 zugeordneten Gegenplatte 10. Diese ist in ihrer Breite und Länge grösser als die entsprechende Aussparung 11' im Rauchgasrohr-Abschnitt 11. Zwischen der Klemmplatte 8 und der Gegenplatte 10 ist eine Distanzplatte 9 eingefügt, die in ihrer Breite und Länge der Aussparung 11' in dem Rauchgasrohr-Abschnitt 11 entspricht. Die Stärke entspricht in etwa der Wandstärke des Rauchgasrohr-Abschnitts 11. Die Teile 8, 9 und 10 bilden das Verbindungsteil mit dem eine starre, aber lösbare mechanische Verbindung zwischen dem eigentlichen Wärmetauscher und dem umschliessenden Rauchgasrohr-Abschnitt 11 hergestellt wird.The heat exchanger 3 consists essentially of three parts, which in the 2 are shown in the unassembled state, namely the actual heat exchanger 6 a flue gas pipe section comprising the heat exchanger 11 and a connecting part 8th . 9 and 10 , The heat exchanger 6 , which preferably consists of a cylindrical spiral of tin-plated copper pipe or a tube of stainless steel, is at the lower end with its two terminals 7 in a first clamping plate 8th pervading, anchoring them. The anchoring is conveniently carried out by a brazing with a high melting temperature brazing material, such as a silver solder. The vertical length of the clamping plate 8th is dimensioned so that they are in the installed state with its lower end slightly in front of the furnace top or the furnace-side end of the connection socket 12 for a smoke pipe ends. This is based on the 4 and 5 explained in more detail. The actual heat exchanger 6 is a flue pipe section 11 assigned to the lower end of a recess 11 ' Has. The vertical length of this recess 11 ' is slightly less than the vertical length of one of the clamping plate 8th associated counter plate 10 , This is greater in width and length than the corre sponding recess 11 ' in the flue gas pipe section 11 , Between the clamping plate 8th and the counter-plate 10 is a spacer plate 9 inserted in their width and length of the recess 11 ' in the flue pipe section 11 equivalent. The thickness corresponds approximately to the wall thickness of the flue gas pipe section 11 , The parts 8th . 9 and 10 form the connecting part with a rigid, but releasable mechanical connection between the actual heat exchanger and the enclosing flue pipe section 11 will be produced.

Dies verdeutlicht die 4. Der Rauchgasrohr-Abschnitt 11 ist soweit nach unten geschoben, dass er in die für den Aufschub auf den Anschluss-Stutzen 12 vorgesehene Lage kommt. Die in der 3 noch getrennt dargestellten Teile 8, 9 und 10 werden dann durch Verschraubung in der Weise zusammengepresst, dass für den Rauchgasrohr-Abschnitt 11 über seine Aussparung 11' eine Art Zwangs-Gleitführung gebildet wird.This clarifies the 4 , The flue gas pipe section 11 is pushed so far down that he is in for the postponement on the connection spigot 12 foreseen situation comes. The in the 3 still separated parts 8th . 9 and 10 are then pressed together by screwing in such a way that for the flue gas pipe section 11 about his recess 11 ' a kind of forced sliding is formed.

Am oberen Ende hat der Rauchgasrohr-Abschnitt 11 eine Durchmesser-Reduzierung bzw. Kröpfung um das Aufschieben des weiterführenden Rauchgasrohres (2 in 1) zu erleichtern.At the upper end has the flue pipe section 11 a diameter reduction or cranking around the sliding of the secondary flue gas tube ( 2 in 1 ) to facilitate.

Wie aus der 3 entnehmbar, können die vertikale Länge des eigentlichen Wärmetauschers 6 und des Rauchgasrohr-Abschnitts 11 unterschiedlich gemacht werden. Wird die Länge des eigentlichen Wärmetauschers 6 grösser gewählt als die des Rauchgasrohr-Abschnitts 11, so ragt er in das weiterführende Rauchrohr (2 in 1) hinein, was in der Regel nicht störend ist. Seine vertikale Länge kann aber auch kürzer oder in etwa gleich der vertikalen Länge des Rauchgasrohr-Abschnitts 11 sein. Die Länge des eigentlichen Wärmetauscher ist bestimmend für die aus den Rauchgasen des Ofens ausgekoppelte Wärmeenergie und damit durch einfaches Auswechseln des eigentlichen Wärmetauschers 6 den örtlichen Erfordernissen anpassbar. Es hat sich als empfehlenswert erwiesen, wenn der Aussendurchmesser der Tauscherspirale 6 etwas geringer, z. B. um einen bis zwei Zentimeter, als der Innendurchmesser des Rauchgasrohr-Abschnitts 11 gewählt wird, weil hierdurch eine bessere Wärmeauskopplung erreicht wird.Like from the 3 Removable, can change the vertical length of the actual heat exchanger 6 and the flue pipe section 11 be made different. Is the length of the actual heat exchanger 6 chosen larger than that of the flue gas pipe section 11 , so he protrudes into the flue pipe ( 2 in 1 ), which is usually not annoying. Its vertical length can also be shorter or approximately equal to the vertical length of the flue gas pipe section 11 be. The length of the actual heat exchanger is decisive for the decoupled from the flue gases of the furnace heat energy and thus by simply replacing the actual heat exchanger 6 adaptable to local requirements. It has proved to be recommended if the outer diameter of the exchange spiral 6 a little lower, z. B. by one to two centimeters, as the inner diameter of the flue pipe section 11 is chosen, because in this way a better heat extraction is achieved.

Hinsichtlich des Umfangs der Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen ist in an sich bekannter Weise zu beachten, dass maximal nur soviel ausgekoppelt wird, dass die Rauchgastemperatur im Kamin nicht unter den für Kondenswasserbildung kritischen Wert abfällt. Das kann durch die Durchfluss-Menge des Wärmetransportmittels – in der Regel Wasser – und die Auswahl eines eigentlichen Wärmetauscher mit entsprechend geringerer Kapazität sichergestellt werden. Letzteres ist bei einer erfindungsgemässen Ausbildung ohne Schwierigkeiten durchführbar, da die Aufschiebe-Verbindungen auch nachträglich ein Herausnehmen beziehungsweise Einsetzen des eigentlichen Wärmetauschers durch Aufhebung der Klemmung ermöglichen. Die nachstehenden Ausführungen zur Reinigung der Einrichtung im Zusammenhang mit der 5 gelten insoweit sinngemäss.With regard to the scope of the heat extraction from the flue gases is to be noted in a conventional manner that only a maximum is coupled out so much that the flue gas temperature in the fireplace does not fall below the critical value for condensation. This can be ensured by the flow rate of the heat transfer medium - usually water - and the selection of an actual heat exchanger with a correspondingly lower capacity. The latter is feasible in an inventive training without difficulty, since the push-on connections also allow subsequent removal or insertion of the actual heat exchanger by lifting the clamp. The following remarks on the cleaning of the device in connection with the 5 apply accordingly.

In der 5 ist in einem Ausschnitt der Übergangsbereich vom Ofen 1 auf die Einrichtung gezeigt. Die einzelnen Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorausgehenden Figuren versehen. Auf den Anschluss-Stutzen 12 des Rauchgas-Ausgangs am Ofen 1 ist der Rauchgasrohr-Abschnitt 11 aufgeschoben. Dabei liegt die Innenwand von 11 an der Aussenseite des Anschluss-Stutzens 12 an. Die Klemmplatte 8 hat eine geringfügige Kröpfung, so dass sie beim Zusammenpressen der Teile 8, 9 und 10, beispielsweise durch eine – in den 2, 4 und 5 schematisch angedeutete – Verschraubung, an der Innenseite des Anschluss-Stutzens 12 anliegt bzw an diese angepresst wird. Dadurch wird eine mechanisch stabile und rauchgasdichte Verankerung durch Klemmung erreicht.In the 5 is in a section of the transitional area from the oven 1 shown on the device. The individual parts are provided with the same reference numerals as in the preceding figures. On the connection socket 12 the flue gas outlet at the stove 1 is the flue pipe section 11 postponed. This is the inner wall of 11 on the outside of the connection socket 12 at. The clamping plate 8th has a slight offset so that it compresses the parts 8th . 9 and 10 , for example by a - in the 2 . 4 and 5 schematically indicated - screw, on the inside of the connection nozzle 12 is applied or pressed against this. As a result, a mechanically stable and smoke gas-tight anchoring is achieved by clamping.

Bei einer erprobten Ausführung der Einrichtung, mit der bei einem Holzofen mit einer Heizleistung von etwa 5 Kilowatt eine Wärmeleistung von etwas über zwei Kilowatt aus den Rauchgasen entnommen werden konnte, hatte der Rauchgasrohr-Abschnitt einen Durchmesser von etwa elf Zentimetern und die Tauscherspirale 6 einen Aussendurchmesser von etwa neun Zentimetern bei einer Länge der Tauscherspirale 6 von etwa zwanzig Zentimetern und einem Tauscherrohrdurchmesser von etwa eineinhalb Zentimetern. Die Breite der Aussparung 11 betrug etwa drei Zentimeter bei einer vertikale Länge von etwa zehn Zentimetern. Die Breite der Klemmplatte 8 und der Gegenplatte 10 betrug etwa vier Zentimeter und beide Platten überdeckten den Ausschnitt 11' nach oben um etwa einen Zentimeter.In a tried and tested version of the device, with which a heat output of just over two kilowatts could be taken from the flue gases in a wood stove with a heating power of about 5 kilowatts, the flue gas pipe section had a diameter of about eleven centimeters and the exchange spiral 6 an outer diameter of about nine centimeters at a length of the exchange spiral 6 of about twenty centimeters and an exchanger tube diameter of about one and a half centimeters. The width of the recess 11 was about three inches with a vertical length of about ten centimeters. The width of the clamping plate 8th and the counter-plate 10 was about four inches and both plates covered the neckline 11 ' upwards by about one centimeter.

Einrichtungen zur Wärmeauskopplung aus den Rauchgasen erfordern von Zeit zu Zeit eine Reinigung von Ablagerungen, vorzugsweise von Russ. Bei einer erfindungsgemässen Einrichtung ist dies ohne grossen Aufwand möglich. Es sind lediglich die Verschraubungen zu lockern oder zu lösen und das weiterführende Raucher abzunehmen. Dann kann der Rauchgasrohr-Abschnitt 11 noch oben abgezogen und die Reinigung durchgeführte werden. Anschliessend werden die einzelnen Teile in umgekehrter Reihenfolge wieder zusammengebaut.Facilities for heat extraction from the flue gases require from time to time a cleaning of deposits, preferably from soot. In a device according to the invention this is possible without much effort. All you have to do is loosen or loosen the screwed connections and remove the continuing smoker. Then the flue pipe section 11 pulled off the top and the cleaning be carried out. Subsequently, the individual parts are reassembled in reverse order.

Bevorzugt ist die erfindungsgemässe Ausbildung für Rauchgasrohre mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen. Sie ist aber auch bei Rauchgasrohren mit anderem Querschnitt anwendbar, beispielsweise bei Rauchgasrohren mit Rechteckquerschnitt. Solche Querschnitte werden häufig für ein sogenanntes Raumspar-Knie eingesetzt. Die Ausführung des eigentlichen Wärmetauschers muss dann diesem Querschnitt angepasst werden, beispielsweise durch eine flache, mäanderförmige Führung des Tauscherrohres oder durch einen entsprechenden Platten-Wärmetauscher.Preferably, the inventive design is provided for flue gas tubes with a circular cross-section. But it is also applicable to smoke pipes with other cross-section, for example, in flue pipes with rectangular cross-section. Such cross sections are often used for such called space-saving knee used. The design of the actual heat exchanger must then be adapted to this cross section, for example, by a flat, meandering guide of the exchanger tube or by a corresponding plate heat exchanger.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 202005012591 U1 [0002]
- DE 202006002298 U1 [0002]

Claims

Device for heat extraction from the flue gases of a furnace, using a liquid-flow heat exchanger in the flue pipe, characterized in that the heat exchanger is anchored to a connecting part, which is provided with a forced sliding guide for him enclosing, a corresponding recess having flue gas pipe, and that the connecting part further provided with a detachable connection for anchoring to the furnace-side flue gas pipe.

Device according to claim 1, characterized that the heat exchanger from its own flue pipe section is enclosed, the inner diameter at least slightly larger than the outer diameter of the heat exchanger is, and that the flue gas tube section surrounding the heat exchanger is formed such that it with the two adjoining flue gas tubes by insertion smoke-tight can be connected.

Device according to claim 1, characterized. that the connecting part for direct anchoring to the furnace side Flue gas pipe connection and for support on its surface is provided.

Device according to claim 1 or 2, characterized that the heat exchanger is designed as a cylindrical pipe spiral is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger made of VA steel consists.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor for the control of the liquid circulation at the Connecting part is attached.

Smoke pipe section for a device according to one of the preceding claims, characterized that he with a recess extending in the axial direction of the section recess for insertion into the positive sliding guide of the connecting part is provided.