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Wärmeaustauscher
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Die Erfindung betrifft einen in den Abgasstrom einer ortsfesten Feuerungsanlage
eingeschalteten Wärmeaustauscher. Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-OS
26 20 395 bekannt. Bei der bekannten Anordnung ist eine Wärmepumpe vorgesehen mit
einem Kompressor, einem Kondensator und einem Terdampfer, wobei der Verdampfer im
Abgasstrom angeordnet ist und eine Abkühlung der mit ihm in Berührung kommenden
Abgase bis
auf + 20 C bewirken soll. Durch die Wärmepumpe ist die
bekannte Anordnung kompliziert und aufwendig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art gegenüber dem bekannten Wärmeaustauscher
zu vereinfachen, wobei ein hoher Wirkungsgrad beibehalten werden soll.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich
des Wärmeaustauschers im Abgasstrom wirbelerzeugende Wirbelkörper angeordnet sind.
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Die Vorteile der Erfindung liegen in folgendem: Durch die Wirbelkörper
wird die Verweilzeit des Abgases im Bereich des Wärmeaustauschers vergrößert. Hierdurch
kann der Wärmeaustauscher kleiner gebaut werden, als wenn derartige Wirbelkörper
nicht vorgesehen sind, und infolge der größeren Verweilzeit der Abgase im Bereich
des Wärmeaustauschers ist eine wirkungsvolle Entnahme von Wärmeenergie aus den Abgasen
durch den Wärmeaustauscher möglich, ohne daß es einer Wärmepumpe bedarf.
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Weiterhin wird durch das Vorhandensein der Wirbelkörper der Kaminzug
herabgesetzt, so daß die Abgase länger im Ofen verbleiben und dadurch der Wirkungsgrad
der Eesselfeuerrung erhöht wird. Dies ist insbesondere wichtig bei Umstellung einer
Kohlenfeuerung auf Ölfeuerung, wobei es meist erforderlich ist, daß der ganineug
verringert wird. Es werden also durch eine einsige technische Maßnahme mehrere sich
ergänzende vorteilhafte Wirkungen erzielt, und die Erfindung gestattet es beispielsweise,
mittels eines relativ kleinen Wärmeaustauschers, der später noch beschrieben wird,
die Abgastemperatur von 2500 C auf 1500 C zu senken.
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Die Wirbelkörper können in beliebiger Weise befestigt sein, beispielsweise
an Teilen des Rauchrohrs, wenn in dieses der Wärmeaustauscher eingesetzt ist. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wirbelkörper Jedoch an Teilen des Wärmeaustauschers
befestigt, hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer besonders einfachen Montage.
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Die Wirbelkörper können unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einer
Ausführungsform der Erfindung weisen sie in den Abgasstrom hineinragende Blechstreifen
auf, deren Ebene schräg zur Abgasrichtung verläuft. Hier sind die Wirbelkörper besonderseinfach
herstellbar, z.B. durch Ausschneiden oder Ausstanzen aus Blech.
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Vorzugsweise sind die Wirbelkörper so ausgebildet, daß die Achse des
Wirbels etwa parallel zur Strömungsrichtung der Abgase liegt, die diese haben würden,
wenn die Wirbelkörper nicht vorhanden wären. Ist der Wärmeaustauscher beispielsweise
in das Rauchrohr einer Heizungsanlage eingesetzt, so liegt die Wirbelachse parallel
zur Achse des Rauchrohrs, vorzugsweise in der Achse.
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Vorzugsweise ist die Steigung der Blechstreifen, die schräg zum Abgasstrom
angeordnet sind, einstellbar.
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Hierdurch ist eine einfache Anpassung an unterschiedliche Betriebs
erfordernisse möglich. Die Einstellbarkeit kann einfach dadurch gegeben sein, daß
das Blech ausreichend dünn ist, so daß es z.B. mit Hilfe einer Zange in die gewünschte
Richtung gebogen werden kann.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Wirbelkörper an einer
Rohrschlange des Wärmeaustauschers befestigt. Die Rohrschlange kann insbesondere
schraubenfederartig gewunden sein, und dabei können vorzugsweise mehrere derartige
Rohrschlangen mit unterschiedlichem Durchmesser der Schraubenwindungen koaxial ineinander
angeordnet sein. Insbesondere dann, wenn die Wirbelkörper aus Blech hergestellt
sind, bereitet es keine Schwierigkeiten, die Wirbelkörper auch dann, wenn mehrere
derartige Rohrschlangen koaxial ineinander angeordnet sind, an den Rohrschlangen
zu befestigen.
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Zur Befestigung können die Blechstreifen eine Lasche aufweisen, die
in Richtung des Abgasstromes und/oder entgegen der Richtung abgebogen ist, um die
Wirbelkörper mit der Rohrschlange ausreichend fest zu verbinden. Wenn die Verbindung
zwischen den Wirbelkörpern und der Rohrschlange wärmeleitend ausgebildet ist, so
wirken die Wirbelkörper gleichzeitig als Teil des Wärmetauschers und nehmen ebenfalls
Wärmeenergie aus dem Abgasstrom auf.
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Vorzugsweise sind die Wirbelkörper in der Nähe der Innenwand des Abgasrohres
angeordnet und der Kern des Abgasstromes ist frei von Wirbelkörpern. Hierdurch wird
einerseits sichergestellt, daß der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschers nicht
zu groß wird, andererseits ist die Reinigung des Wärmeaustauschers erleichtert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die
erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen
Nerkmale können Je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei
einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
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Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten und
abgebrochen, eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers, Fig. 2 eine Aufsicht auf
einen Wirbelkörper, wie er in dem Wärmeaustauscher nach Big. 1 verwendet ist, und
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 2.
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Der Wärmetauscher weist ein Gehäuse 1 auf, das durch einen Deckel
2 verschlossen ist. Die Länge des Gehäuses beträgt 420 mm, sein Durchmesser 300
mm. Ein vom Kessel kommendes Rauchrohr 3 von 150 mm Durchmesser mündet zentrisch
in den Boden 4 des Gehäuses 1, und ein Rauchrohr 5 von 150 mm Durchmesser, das zentrisch
in den Deckel 2 mündet, führt die Rauchgase zum Kamin ab.
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Die Bauchrohre 3 und 5 sind als mit dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2
fest verbundene Rohrstutzen ausgebildet, die die Verbindung mit ortsfesten Rauchrohren
der Heizungsanlage gestatten.
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Im Inneren des Gehäuses 1 ist eine äußere Rohrschlange 10, die schraubenfederartig
gewunden ist, angeordnet, und eine innere Rohrschlange 11, die ebenfalls schraubenfederartig
gewunden ist. Die Rohrschlangen 10 und 11 sind in ihrem dem Rauchrohr 3 zugewandten
Endbereich miteinander verbunden. Das andere Enc39 der äußeren Rohrschlange 10 ist
mit einem im Deckel 2 befestigten Anschlußstutzen 12 verbunden, und das andere Ende
der inneren Rohrschlange 11 ist mit einem ebenfalls im Deckel 2 befestigten Anschlußstutzen
13 verbunden. Der Anschlußstutzen 12 dient zur Zufuhrung von kaltem Wasser, das
nach seiner Erwärmung den Wärmeaustauscher durch den Anschlußstutzen 13 verläßt.
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Mit den Rohrschlangen 10 und 11 ist eine Anzahl von Blechteilen 15
verbunden, von denen in Big. 1 der einfachen Darstellung wegen lediglich ein einziges
dargestellt ist. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist das Blechteil 15 einen kreisringförmigen
Abschnitt 16 auf, an dem in gleichmäßigen Abständen vier nach außen ragende breite
Blechstreifen 17 und zwei einander gegenüberliegende nach innen ragende breite Blechstreifen
18 angeordnet sind. Außerdem sind zwei nach innen ragende verhältnismäßig kurze
und schmale Laschen 19 vorgesehen. Der Durchmesser des kreisringförmigen Teils 16
und die anderen Abmessungen des Blechteils 15
sind so gewählt, daß
die Blechstreifen 17 dann, wenn das Blechteil 15 etwa koaxial in das Gehäuse 1 eingesetzt
ist, von der zylindrischen Außenwand 20 des Gehäuses 1 noch einen geringen Abstand
haben, jedoch über die äußere Rohrschlange 10 hinausragen. Die Laschen 19, die in
Fig. 2 in der Ebene des Blechteils 15 liegend dargestellt sind, sind im eingebauten
Zustand abgebogen und stützen sich dabei an der inneren Rohrschlange 11 ab, wodurch
sie das Blechteil 15 im Wärmetauscher unverrückbar festhalten. Die Blechstreifen
17 und 18 sind, wie Fig. 3 erkennen läßt, um ihre radial zur Achse des ringförmigen
Teils 16 verlaufende Längsachse verdreht, ähnlich wie bei einem Propeller, vgl.
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hierzu auch Fig. 3, so daß sie in dem durch das Gehäuse 1 strömenden
Abgas einen Wirbel erzeugen, dessen Achse etwa in der Rotationsachse des Gehäuses
1 liegt.
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Der Verdrehungswinkel der Blechstreifen 17 und 18 kann je nach dem
vorhandenen und erforderlichen Kaminzug und der Abgastemperatur geeignet gewählt
werden. Es kann zweckmäßig sein, aufeinander folgende Blechteile 15 Jeweils um 450
zueinander verdreht im Gehäuse 1 anzuordnen, so daß die Blechstreifen 17 und 18
nur bei jedem zweiten Blechteil 15 miteinander fluchten. Hierdurch kann die Wirbelbildung
unterstützt werden.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Rohrschlangen 10 und 11 und die Anschlußstutzen
12 und 13 aus 8 mm starkem Rohr gebildet. Die Länge der äußeren Rohrschlange 10
beträgt im Ausführungsbeispiel 23 m, die Länge der inneren Rohrschlange etwa 11
m, so daß sich insgesamt eine Länge der Rohrschlangen von 34 m ergibt.
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Wie Fig. 1 zeigt, bleibt innerhalb der inneren Rohrschlange 11 ein
zentraler Bereich völlig frei von den Blechteilen 18. Dies erleichtert die Reinigung
des Wärmeaustauschers. Zur Reinigung wird der Deckel 2, der die Rohrschlangen 10
und 11 trägt, an denen wiederum die Blechteile 15 befestigt sind, vom Gehäuse 1
abgenommen.
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Wie Fig. 2 zeigt, weist der ringförmige Abschnitt 16 des Blechteils
15 nur eine verhältnismäßig geringe Breite auf, so daß dieser Abschnitt nur eine
geringe Erhöhung des Strömungswiderstandes des Wärmeaustauschers bewirkt. Das Gehäuse
1 kann auch als eine Verbreiterung des Rauchrohrs und somit als ein Teil des Rauchrohrs
betrachtet werden.
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