DE2800966A1

DE2800966A1 - Abgaswaermetauscher fuer heizungsanlagen

Info

Publication number: DE2800966A1
Application number: DE19782800966
Authority: DE
Inventors: Anton Schmitz
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-01-11
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2800966C2

Description

Abgaswärmetauscher für Heizungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgaswärmetauscher für Heizungsanlagen zum Aufheizen eincs flüssigen Strömungsmittel 5 durch Abgas, wobei die Abgase in der Abgasleitung durch eine Drosselklappe gestaut werden und die Bauform des Abrjaswärmetauschers so gestaltet ist, daß die Anschlußstutzen für das Abgas einander gegenüber liegen.
Es ist ein Abgaswärmetauscher bekannt (DGBm Nr. 76 17 655, Klasse F 23 N-3/00), bei dem der Abgasstrom gestaut und die Stauklappe vom Staudruck der Abgase geöffnet wird.
Nachteilig ist hierbei1 daß der Wärmetauscher immer vom Abgas baufschlagt wird, auch dann, wenn der Heizbedarf geringer ist. Die Folge ist, daß das Strömungsmittel bei geringerem lfärmebedarf sehr hohe Temperaturen annimmt, die bei Wasser zur Verdampfung führen.
Ein weiterer Nachteil ist in diesem Fall, daß dem Strömungsmittel, sofern es Wasser ist, Frostschutzmittel beigegeben wird, das bei hohen Abgastemperaturen gekrackt wird.
Es ist zwar eine Abgaswärmetauscheranlage bekannt, nach dem das Strömungsmittel bei wenig Wärmebedarf durch einen regulierbaren Luftstrom gekÜhlt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wärmeübertragung bei hohen Abgastemperaturen und wenig Wärmebedarf im Wärmetauscher zu intensiv ist und die Temperatur des Strömungsmittels trotz des Kühlluftstromes unzulässig hoch wird.
Eine Bauweise, bei denen die Abgase in separaten Rohrleitungen den -Wärmetauscher völliq umgeben, ist wegen dem größeren Bauaufwand und Raumbedarf nicht erwünscht.
Der Erfindung liegt die Zufg2be zugrunde, einen Abgaswärmetau scher so zu gestlten, daß er als kompakt bauende Anlage in eine Abgasrohrleitung eingefügt werden kann und bei wenig Wärmeentnahme aus dem Wärmetauscher eine unerwünschte Aufheizung des Strömungsmittels vermieden wird, andererseits aber bei Höchstwärmebedarf eine ausreichcnd große Wärmeaustauschfläche bietet und durch die starke abgasseitige Verschmutzung gute Reinigung möglichkeiten auf der gasberührten Seite bietet.
Dieses wird bei einem Abgaswärmetauscher der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Wärmetauscher als Bypaß zur Abgasleitung angeordnet ist und beide eine komplette Baueinheit bil den und der Wärmetauscher im wesentlichen aus zusammengefügten Teilen gebildet wird, die aus je einem stirnseitigen Gehäusedeckel,einem Doppelmantelteil mit innenliegendem Wärmetauscher und einer Abgas leitung bestehen, wobei ein Mehrwegeventil in einem der stirnseitigen Gehäusedeckel so eingebaut ist, daß es sowohl die Abgasleitung als auch den Bypaß zum Wärmetauscher beherrscht.
Die Bauweise aus zusammengefügten Teilen, die auch leicht demontiert werden können, ermöglicht eine völlige Trennung der Abgasleitung vom Wärmetauscher, so daß lediglich die stirnseitigen Gehäusedeckel eine Wärmebrücke zum Wärmetauscher herstellen, jedoch keine nennenswerte Erhitzung zur Folge haben. Trotz dieser Trennung der Abgasleitung vom Wärmetauscher wird eine kompakte Bauweise erreicht, die nur einen Abgaszu- und -abgang hat. Die Steuerung der Abgase durch ein Mehrwegeventil, im vorliegenden Falle eine gewinkelte Drosselklappe, ist ein sicheres auch bei hohen Temperaturen gut beherrschbares Bauteil.
Die leichte Dernontagemöglichkeit der Teile ermöglicht eine einachse Reinigung besonders des verrippten Wärmetauschers, der durch seine Rippen eine sehr große Oberfläche auf kleinsten Raum bietet und dadurch einen schnellen Wärmeübergang bewirkt.
Zur Vermeidung von Überhitzungen wird vorgeschlagen, daß das Mehrwegeventil in Abhängigkeit von der Temperatur des Strömungsmittel von einem Thermostaten gesteuert wird und von einer Feder belastet wird, die in Richtung auf Schließen des Bypasses zum Wärmetauscher wirkt. Dadurch wird bei einem flüssigen Strömungsmittel mit Frostschutzzusatz ein Cracken des Frostschutzmittels vermieden und bei Ausfall des Thermostaten ein selbsttätiges Schließen des Bypasses erreicht.
Damit die von der Abgas leitung ausgehende Wärmestrahlung nicht auf den Wärmetauscher übergeht, wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, daß der Wärmetauscher gegeniiber der Abgasleitung wärmeisoliert ist. Dieser Fall tritt bei geringem Wärmebedarf ein bzw. wenn auf jegliche Aufheizung des Strömungsmittels verzichtet wird.
Da abgasberührte Flachen bei Unterkühlung der Abgase unter den i'aupunkt abfallen, so daß mit erhöhter Korrosion gerechnet werden muß, wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, daß der Wärmetauscher auf der von den Abgasen berührten Seite aus verripptem Gußeisen besteht. Zugleich ergeben die Rippen ein Maximum an Oberfläche auf kleinstem Raum.
Um eine kompakte Bauweise zu erhalten, wird vorgeschlagen, daß der Doppelmantelteil für ein flüssiges Strömungsmittel einen annähernd rechteckringförmigen Querschnitt hat und der vom Innenmantelteil gebildete Kanal für die Abgase in Strömungsrichtung mit Längsrippen versehen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Abb. 1 zeigt einen Abgaswärmetauscher, bei dem der Wärmetauscher im Bypaß zur Abgasleitung angeordnet ist, im Längsschnitt, Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Wärmetausche und das Mehrwegeveritill entsprechend der Linie II - II in Abb. 1, Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch den in Abb. 1 dargestellten Wärmetauscher mit Abgasleitung entsprechend der Linie III - III in Abb. 1, Abb. 4 zeigt einen Schlitz durch einen stirnseitigen Deckel, in dem ein MehrwegeventiL gelagert ist, Abb. 5 zeigt eine Seitenansicht der in Abb. 2 in Ansicht von obeii dargestellten Betätigungselemente des Mehrwegeventil 5.
In Abb. 1 ist ein Abgaswärmetauscher 1 der zusammen mit einer Abgasleitung 2 und zwei stirnseitigen Gehäusedeckeln 3 und 4 zu einer Baueinheit zusammengefügt ist, im Längsschnitt dargestellt.
Im stirnseitigen Gehäusedeckel 4 ist ein Mehrwegeventil 5 quer zur Strömungsrichtung drehbar gelagert, das nach Art einer Drosselklappe verstellbar ist und mit seinen beiden abgewinkelten Klappenseiten je nach Betriebstellung den Abgaseintrittsstutzen 6 ganz oder teilweise mit der Abgas leitung 2 und dem Abgaswärmetauscher 1 verbindet. In beiden möglichen Endstellungen verbindet das Mehrwegeventil 5 den Eintrittsstutzen mit der Abgasleitung 2 oder mit dem Abgaswarmetauscher 1. Beim Durchströmen des Wärmetauschers 1 wird der Wärmeinhalt der Abgase an das Rippenpaket 7 im Abgaswärmetauscher 1 übertragen und so das flüssige Strömungsmittel im Wasserraum 8 des Wärmetauschers 1 erhitzt. Nach Durchgang durch d«n Abgaswärmetauscher 1 gelangen die abgekühlten Abgase huber das stirnseitige Gehause 3 in die nicht näher dargestellte Abgasleitung.
Die kompakte Bauweise des Abgaswärmetauschers erlaubt einen nachträglichen Einbau in jede Abgasleitung . Ilierzu kann das stirnseitige Gehäuse auch so gestaltet sein, daß der Abgasaustrittsstutzen genau flach trend :t-wn Abgaseintrittsstutzen (angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine leichte Demontage der Anlage, die für die Reinigung und ggf. für den Austausch der einzelnen Teile besonders geeignet ist.
In Abb. 2 ist der Abgaswärmetauscher im Längs schnitt und damit in Strömungsrichtung der Abgase dargestellt. Die Pfeile 9 und 10 zeigen den Strömungsmittelzu und -ablauf an den Gewindeanschlüssen 11 und 12. Die Gewindeanschlüsse 13 und 14 sind für das Entfernen der Sandkerne gedacht, denn die Zeichnung läßt erkennen, daß der Wasserraum 8 mit dem Rippenpaket 7 gegossen ist.
Nahe dem Austritt des Strömungsmittels am Gewindeanschluß 12 ist ein Thermostat 15 in den Flüssigkeitsstrom eingebaut, der über ein Gestänge 16 das Mehrwegeventil 5 steuert. Mit zunehmender Erhitzung des Strömungsmittels steuert der Thermostat 15.in Richtung auf Drosselung des Abgasstromes durch den Wärmetauscher 1 bis zur völligen Absperrung. Bei einem Defekt im Thermostaten 15, bei dem dessen Ausdehnungsflüssigkeit auslaufen könnte, wird der Strömungsmitteldurchfluß durch den Abgaswärmetauscher 1. von der Feder 17 gesperrt. Damit wird eine Überhitzung des Strömungsmittel und sofern dem Strömungsmittel ein Frostschutzmittel beigemischt ist ein Kracken des Frostschutzmittels ausgeschlossen.
In Abb. 3 ist wie in Abb. 1 das Rippenpaket 7 als Gußteil dargestellt. Die Abgasleitung 2 ist so angeordnet, daß eine möglichst geringe Aufheizung des Abgaswärmetauschers durch Wärmestrahlung eintritt, sofern der Abgasstrom durch den Thermostaten 15 auf Schließen des Bypasses zum Wärmetausche und Öffnen der Abgase tung 2 eingestellt ist. Zur Verhinderung von Wärmestrahlung kann die Abgasleitung ganz oder an der Seite zum Abgaswärmetauscher hin wärmeisoliert werden.
In Abb. 4 ist das in Abb. 1 im Querschnitt dargestellte Mehrwegeventil 5 im Längsschnitt durch die Ventilachse dargestellt. Das vom Gestänge 16 gesteuerte Mehrwegeventil 5 ist im stirnseitigen Gehäusedeckel 4 drehbar gelagert und dichtet je nach der vom Thermostat eingestellten Stellung die Abgasleitung 2 oder den Abgase wärmetauscher 1 ganz oder teilweise ab.
In Abb. 5 ist das stirnseitige Gehäuse 4 des Abgaswärmetauschers 1 in Ansicht von der Seite dargestellt. Der Thermostat 15 liegt im Bereich des Strömvngsmittelaustritts 10 nahe dem Gewindeanschluß für den Auslauf, so daß sich kurze Ansprechzeiten für den Thermostat ergeben. Das Gestänge 16 greift am Hebel 18 an und verstellt die Welle des Mehrwegeventils 5. Die Endstellung bei der der Wårmetauscher 1 nicht mehr mit Abgas beaufschlagt wird, ist durch die strichpunktiert angedeutete Stellung 181 des Hebels 18 angedeutet.
Die gleiche Stellung 5' ist in Abb. 1 ebenfalls strichpunktiert dargestellt.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e ri t a n s p r ü c ii e 1. Abgaswärmetauscher für Heizungsanlagen zum Aufheizen eines flüssigen Strömungsmittels durch Abgas, wobei die Abgase in der Abgasleitung durch eine Drosselklappe gestaut werden, und die Bauform des Abgaswärmetauschers so gestaltet ist, daß die Anschlußstutzen für das Abgas einander gegenüber liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) als Bypaß zur Abgasleitung (2) angeordnet ist und beide eine komplette Baueinheit bilden und der Wärmetauscher (1) im wesentlichen aus zusammengefügten Teilen gebidet wird, die aus je einem stirnseitigen Gehäusedeckel (3, 4), einem Doppelmantelteil mit innenliegendem Wärmetauscher (1) und einer Abgasleitung (2) bestehen, wobei ein Mehrwege ventil (5) in einem der stirnseitigen Gehäusedeckel (4) so eingebaut ist, daß es sowohl die Abgasleitung (2) als auch den Bypaß zum Wärmetauscher (1) beherrscht.
2. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (5) in Abhängigkeit von der Temperatur des Strömungsmittels von einem Thermostaten (15) gesteuert wird.
3. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (5) von einer Feder (17) belastet wird, die in Rich-tung auf schließen des Bypasses zum Wärmetauscher (1) wirkt
4. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) gegenüber der Abgasleitung (2) wärmeisoliert ist.
5. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) auf der von den Abgasen berührten Seite aus verrippten Gußeisen besteht.
6. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelmantelteil (8) für ein flüssigen Strömungsmittel einen annähernd rechteckringförmi gen Querschnitt hat.
7. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche X bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Innenmantelteilll gebildete Kanal für die Abgase in Strömungsrichtung mit Längsrippen (7) versehen ist.