DE3013242A1

DE3013242A1 - Rauchgas-abzugrohr

Info

Publication number: DE3013242A1
Application number: DE19803013242
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8221 Bergen Biller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-10-08

Description

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Beschreibung:

Rauchgas-Abzugrohr

Die Erfindung betrifft ein Rauchgas-Abzugrohr für den Heizkessel einer Warmwasserheizung.

Bei Warmwasserheizungen der Art, wie sie etwa in Einfamilienhäusern verwendet wird, wird ein Heizkessel zur Warmwasserbereitung über ein Rauchgas-Abzugrohr mit dem Schornstein verbunden. In dieses Rauchgas-Abzugrohr gelangen Rauchgase mit noch verhältnismäßig hohen Temperaturen. Die Erwärmung der Rauchgas-Abzugrohre bleibt dabei ungenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur besseren Ausnützung der Heizenergie solcher über ein Rauchgas-Abzugrohr

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miL dem Schornstein verbundener Heizkesse L beizutragen und damit die aufzuwendenden Energiekosten zu senken.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Rauchgas-Abzugrohr als Wärmetauscher mit mindestens einem Rauchgaskanal und mindestens einem Wasserzulaufkanal ausgebildet ist.

Mit einem derartigen Rauchgas-Abzugrohr läßt sich eine Vorwärmung des dem Heizkessel zuzuführenden Wassers erreichen. Dabei kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Wasserzulaufkanal in zwei Abschnitte mir gesonderten Anschlüssen aufgeteilt sein, deren einer für Heizungswasser und deren anderer für Brauchwasser bestimmt ist.

Vorzugsweise besteht das Rauchgas-Abzugrohr aus zwei konzentrischen Rohren, deren Inneres den Rauchgaskanal einschließt, während der Ringraum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr den Wasserzulaufkanal bildet. Auf diese Weise läßt sich in der herkömmlichen Art das Reinigen bzw. Kehren des Rauchgas-Abzugrohrs ermöglichen. Um eine optimale Ausnutzung der Wärme zu erreichen, wird man das Wasser im Gegenstrom zu den Rauchgasen führen. Besonders zweckmäßig ist es auch, falls getrennte Abschnitte des Wasserzulaufkanals für Hoizungswasser und Brauchwasser vorgesehen sind, daß der Wasserzulaufkanal in zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende, voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist. Man wird dann zweckmäßigerweise den aus der Heizung zum Kessel zurückströmenden

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Wasserrücklauf über den Abschnitt führen, der dem Heizkessel benachbart ist, während man das aus dem Leitungsnetz zuströmende Brauchwasser über den vom Heizkessel entfernten Abschnitt leiten kann, in welchem die Rauchgastemperatur bereits geringer ist. Auf diese W^ise erhält man eine besonders günstige Ausnützung der im Rauchgas enthaltenen Wärme.

Eine weitere Förderung der Wärmeausnützung erreicht man dadurch, daß nach ein?r vorteilhaften Ausgestaltung der Wasserzulaufkanal schraubenförmig um den Rauchgaskanal geführt ist oder daß nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Wasserzulaufkanal mit Leiteinrichtungen versehen ist, welche geeignet sind, die Strömung im Wasserzulaufkanal schraubenförmig um den Rauchgaskanal zu leiten.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß der Rauchgaskanal durch ein Rohr gebildet wird, dessen Mantel mit einer längs einer Schraubenlinie umlaufenden Profilierung versehen ist, wobei die Abschnitte des Mantels der äußeren Umhüllung des Wasserzulaufkanals eng benachbart sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig.· 1 in schematischer Darstellung einen Heizkessel mit angeschlossenem Rauchgas-Abzugrohr, überwiegend im Schnitt,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer.ersten Ausführung sform eines geraden Teilstücks für das Rauchgas-Abzugrohr,

Fig. 3 einen Krümmer für das Rauchgas-Abzugrohr, Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Rauchgas-Abzugrohr der in Fig. 2 gezeigten

Bauform,
Fig. 5 eine Ansicht auf den Flanschbereich

des Rauchgas-Abzugrohrs nach Fig. 4, Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI in Fig.

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Rauchgas-Abzugrohr mit in Strömungsrichtung verlaufender Unterteilung in einen Brauchwasser- und einen Heizwasserteil

Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung bei einer anderen Aufteilung des Brauchwasser- und Heizwasserteils.

F g. 9 eine Ansicht auf die Stirnseite des Rauchgas-Abzugrohrs.

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Ein Heizkessel 10 ist nur schematisch dargestellt und besitzt einen Rauchgasabzug 12, an welchen sich ein erfindungsgemäßes Rauchgas-Abzugrohr 14 anschließt, das seinerseits dazu bestimmt ist, die Rauchgase vom Heizkessel 10 zu einem nicht dargestellten Schornstein weiterzuleiten.

Das Rauchgas-Abzugrohr 14 kann den jeweils anzutreffenden örtlichen Verhältnissen dadurch angepaßt werden, daß es sich aus geraden Teilstücken 14a und Krümmern 14b zusammensetzt, wobei diese Teilstücke noch insofern unterschiedlich gestaltet sein können, als sie mit oder ohne Reinigungsöffnung bzw. mit oder ohne Wasseranschlußstutzen ausgeführt sein können.

In Fig. 1 ist ein Rauchgas-Abzugrohr 14 dargestellt, welches sich aus einem Krümmer 14b und einem geraden Teilstück 14a zusammensetzt und welches insofern eine geschlossene Einheit bildet, als diese beiden Teilstücke 14a und 14b zusammen einen funktionsfähigen Wärmetauscher bilden. Die einzelnen Teilstücke 14a und 14b sind an beiden Enden mit Flanschen 16 versehen, mit deren Hilfe sie unter Einfügung nicht näher dargestellter Dichtungen gas- und flüssigkeitsdicht verbunden werden können. Damit die im Inneren der Teilstücke 14a und 14 b ausgebildeten Kanäle bei einem aus Teilstücken zusammengesetzten Rauchgas-Abzugrohr paßgenau ineinander übergehen, können an den Flanschen miteinander zusammenwirkende Paßmarken, beispielsweise in Form von Markierungskerben oder dgl. vorgesehen sein.

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Die wesentliche Besonderheit des erfindungsgemäßen Rauchgas-Abzugrohrs besteht darin, daß dieses Rohr einerseits mindestens einen Rauchgas-Abzugkanal 18 und mindestens einen Wasserzulaufkanal 20 aufweist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind der Rauchgas-Abzugkanal 18 und der Wasserzulaufkanal 20 konzentrisch zueinander angeordnet, derart, daß ein die Wandung des Rauchgas-Abzugkanals 18 bildendes Rohr 22 konzentrisch innerhalb eines den Wasserzulaufkanal umhüllenden Rohrs 24 angeordnet ist.

Der Rauchgas-Abzugkanal 18 wird von den den Heizkessel 10 am Rauchgasabzug 12 verlassenden heißen Rauchgasen durchströmt, wie dies in Fig. 1 durch die im Rauchgas-Abzugkanal 18 angeordneten Pfeile dargestellt wird. Über einen Einlaufstutzen 26 wird an dem vom Heizkessel 10 abgewandten Ende des Rauchgas-Abzugrohrs 14 in den Wasserzulaufkanal 20 Wassser eingespeist, welches, wie durch Pfeile angedeutet, im Gegenstrom zu den Rauchgasen durch den Wasserzulaufkanal 20 bis zu einem Auslaufstutzen 28 strömt, von wo aus es durch die heißen Rauchgase vorgewärmt, dem Heizkessel zugeführt wird.

Das Rohr 24, der Einlaufstutzen 26 und der Auslaufstutzen 28 werden von einer Wärmeisolierung 30 eingehüllt.

Obwohl es in Fig. 1 nicht dargestellt ist, kann das Rauchgas-Abzugrohr 14 auch durch weitere Teilstücke verlängert werden, wobei dann der Einlaufstutzen 26 an einem anderen, am Ende des Rauchgas-Abzugrohrs 14 befindlichen Teilstück

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vorgesehen sein muß, sofern nicht die weiteren Teilstücke zu einem zweiten, vom ersten, in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher unabhängigen Wärmetauscher vereinigt werden, wie dies in Fig. 7 gezeigt und später noch erläutert ist.

Mit 32 ist in Fig. 1 eine Sauerstoffeinlaßöffnung bezeichnet, welche dazu dient, eine Nachverbrennung der Rauchgase im Rauchgas-Abzugkanal 18 zu ermöglichen, was einen zusätzlichen Energiegewinn ermöglicht.

Um die Wärmeübergangsfläche zu vergrößern, wird man vorzugsweise kein glattes Rohr 22 für den Rauchgas-Abzugkanal 18 verwenden, sondern ein mit einer Profilierung 34 versehenes Rohr 22', welches in den Fig. 2 und 8 dargestellt ist, wobei die Darstellungsweise aber rein schematisch und keinesfalls maßstäblich zu verstehen ist. Insbesondere ist der Abstand zwischen den Abschnitten dieser Profilierung 34, welche den größten .Radius aufweisen und dem äußeren Rohr 24 stark vergrößert dargestellt.

Die Profilierung 34 besteht aus am Rohrmantel 36 ausgebildeten, radial vorspringenden und beispielsweise etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Sicken 38. Die äußeren B 'grenzungsflächen 40 der Sicken 38 sind dabei dem Rohr 24 eng benachbart angeordnet, so daß in den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zwischenräumen zwischen den Sicken 38 eine Anzahl von einzelnen Strömungskanälen 42 gebildet wird. Um einen möglichst langen,

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eine gute Wärme übertragung ermöglichenden Kontakt des den Wasserzulaufkanal 20 durchströmenden Wassers mit dem als Wärmetauscherfläche dienenden Rohrmantel 36 zu ermöglichen,, verlaufen die Sicken 38 vorzugsweise nicht in Längsrichtung des Rohrs 22', sie sind vielmehr jeweils längs Schraubenlinien um den Rohrmantel 36 gewunden, so daß auch die Wasserströmung innerhalb des Wasserzulaufkanals längs einer Schraubenlinie stattfindet.

Diese Ausbildung des Rohrs 24 ermöglicht einerseits eine gute Ausnützung der in den Rauchgasen enthaltenen Wärme, andererseits ermöglicht sie aber auch ein problemloses Reinigen bzw. Kehren des Rauchgas-Abzugkanals 18, für welchen · Zweck an den Krümmern 14b Reinigungsöffnungen 44 vorgesehen sein können, welche durch Klappen 46 in an sich bekannter Weise abschließbar sind. Der im äußeren Rohr 44 ausgebildeten Reinigungsöffnung 44 liegt eine entsprechende Öffnung 48 im inneren Rohr 22 gegenüber. Beide Reinigungsöffnungen 44 und 48 sind durch einen kurzen Rohrstutzen 50 miteinander verbunden, welcher den Wasserzulaufkanal 20 durchquert. Die Reinigungsöffnungen 44 und 48 sind so angeordnet, daß von ihnen aus das an den Krümmer 14b anschließende gerade Rohrstück im geraden Teilstück 14a gereinigt werden kann.

Die Art der Profilierung ist in weiten Grenzen variabel, so kann beispielsweise eine Profilierung der in Fig. 4 gezeigten Art verwendet werden, bei welcher die in den

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Fig. 2 und 8 gezeigten Sicken 38 durch radiale Vorsprünge 52 mit größerer radialer Ausdehnung ersetzt sind, welche am äußeren Ende abgerundet sind und die in Umfangsrichtung dicht aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zweckmäßigerweise verlaufen auch diese Vorsprünge in Strömungsrichtung schraubenlinienförmig.

Die Fig. 5 zeigt den Verbindungsbereich zwischen zwei Teilstücken des Rauchgas-Abzugrohrs nach Fig. 4. Dabei ist eine Dichtung 60 vorgesehen, die einen ringförmigen äußeren Abschnitt 60a besitzt, von dem aus nach innen Abschnitte 60b vorspringen, die die seitlichen Wandungen 56 und 58 der Vorsprünge 52 der beiden zu verbindenden Teilstücke abdecken und die mit Durchbrechungen 62 für den Wasserdurchtritt versehen sind.

Die Fig. 9 zeigt eine ähnliche Ansicht auf den Flan.-chbereich einer anderen Ausführungsform, wo im Flanschbereich radiale Stützen 64 zwischen den Rohren 20 und 22 vorgesehen sind.

Eine andere, in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit besteht auch darin, statt eines einzigen Rauchgas-Abzugkanals 18 im Inneren des äußeren Rohrs 22 mehrere, gegebenenfalls auch schraubenförmig gewundene Rohrleitungen für die Führung der Rauchgase vorzusehen, wie es andererseits auch möglich ist, schraubenförmig gewundene Rohrleitungen für den Wasserzulauf vorzusehen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, anstelle der Sicken 38 oder der Vorspränge 52 auf dem inneren Rohr 22 schraubenförmig gewundene Leitrippen anzubringen.

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INSPECTED

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Wie bereits oben erwähnt wurde, kann es bei gewissen Anwendungsfällen durchaus zweckmäßig sein, das Rauchgas-Abzugrohr 14 nicht in seiner ganzen Länge zwischen dem Heizkessel 10 und dem Schornstein als einheitlichen Wärmetauscher auszubilden. So ist es beispielsweise möglich, zwei voneinander getrennte Wärmetauscherabschnitte für Heizwasser einerseits und für Brauchwasser andererseits vorzusehen. Es bietet sich dazu die Möglichkeit an, den Wasserzulaufkanal 20 über die gesamte Länge des Rauchgas-Abzugrohrs 14 durch radiale Trennwände in zwei Abschnitte zu unterteilen, wie dies mit der Trennwand 66 in Fig. 8 gezeigt ist, die einen Heizwasserzulauf 68 von einem Brauchwasserzulauf trennt. Es ist aber auch möglich, in der aus Fig. 8 ersichtlichen Weise in Längsrichtung des Rauchgas-Abzugrohrs 14 zwei Wärmetauscherabschnitte hintereinander anzuordnen, wobei die beiden Abschnitte in Fig. 8 mit 72 und 74 bezeichnet sind. Der sich an den Rauchgasabzug 12 anschließende Abschnitt. 72 dient dabei zweckmäßigerweise als Wärmetauscher für das rücklaufende Heizwasser, welches noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweist und dadurch mit den noch sehr heißen Rauchgasen beheizt wird. Der darauffolgende zweite Abschnitt 74 dient der Vorwärmung von Brauchwasser, welches mit wesentlich geringerer Temperatur zuströmt und für dessen Vorwärmung die beim Einströmen in den Abschnitt 74 bereits .,etwas abgekühlten Rauchgase durchaus ausreichend sind.

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Das erfindungsgemäße Rauchgas-Abzugrohr ermöglicht eine zusätzliche Energieausnützung und damit eine Verringerung der für die Heizung aufzuwendenden Energiekosten. Zugleich hat es den Vorteil, daß es auch nachträglich anstelle herkömmlicher Rauchgas-Abzugrohre eingebaut werden kann. Zur Vermeidung von Korrosion sollte das erfindungsgemäße Rauchgas-Abzugrohr zweckmäßigerweise aus Edelstahl oder einem entsprechend widerstandsfähigen Werkstoff angefertigt werden.

Durch die Nachverbrennung ergibt sich eine Verminderung der durch die Heizung verursachten Umweltbelastung.

130041/0650 ORIGINAL INSPECTED

Claims

DVPLOMINGTENnEUR-- ""

HELMUT LAMPRECHT

PAT E N TA N WA LT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

CORNELIUSSTR. 42· D-8OOO MÜNCHEN 5· TE L. 089/24 O7 75 · TELEX 5 28425

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Wilhelm Biller
Oberwald 1

8221 Bergen/Obb.

Rauchgas-Abzugrohr

Ansprüche:

f1Λ Rauchgas-Abzugrohr für den Heizkessel einer Warmwasserheizung, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas-Abzugrohr (14) als Wärmetauscher mit mindestens einem Rauchgaskanal (18) und mindestens einem Wasserzulaufkanal (20) ausgebildet ist.
2. Rauchgas-Abzugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulaufkanal (20) in zwei Abschnitte (68, 70, 72) mit gesonderten Anschlüssen aufgeteilt ist, deren einer für Heizungswasser und deren anderer für Brauchwasser bestimmt ist.
3. Rauchgas-Abzugrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei konzentrischen Rohren (22, 24) besteht, deren inneres den Rauchgaskanal einschließt, während der Ringraum zwischen dem inneren

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 95043-aOO (Bl.Z lOOIOOQC) .-•il,r:iCHE BANK MU^CHE₁N. P RO M B -.AD B PLATZ. KONTO-NR 1S/;O55« .8.; ? ,-O .' .· O 1 O)

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und dem äußeren Rohr den Wasserzulaufkanal bildet.
4. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulaufkanal (20) schraubenförmig um den Rauchgaskanal (18) geführt ist.
5. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulaufkanal (20) mit Leiteinrichtungen (38, 52, 54) versehen ist, welche geeignet sind, die Strömung im Wasserzulaufkanal schraubenförmig um den Rauchgaskanal (18) zu leiten.
6. Rauchgas-Abzugrohr nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgaskanal (20) durch ein Rohr gebildet wird, dessen Mantel mit schraubenförmig verlaufenden Profilierungen (38, 52) versehen ist, und daß der Abschnitt des Mantel mit größtem Radius dem äußeren Rohr (24) eng benachbart ist.
7. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulaufkanal (20) in zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende, voneinander getrennte Abschnitte (72, 74) unterteilt ist.
8. Rauchgas-Abzugrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzulaufkanal (20) in Längsrichtung in zwei getrennte Abschnitte (68, 70) unterteilt ist. _ V>V'

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9. Rauchgas-Abzugrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Heizungskessel (10) benachbarte Abschnitt (72) als Heizwasserzulaufkanal und der andere Abschnitt (74)als Brauchwasserzulaufkanal ausgebildet ist.
10. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus geraden Teilstücken (14a) und aus winkelförmigen Teilstücken (14b) zusammensetzbar ist.
11. Rauchgas-Abzugrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsflansche (16) zwischen den Teilstüeken (14a, 14b) mit Paßmarkierungen versehen sind, welche den stetigen Übergang der Kanäle (18, 20) gewährleisten.
12. Rauchgas-Abzugrohr nach den Ansprüchen 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelstück (14b) auf seiner konvexen Außenseite mit einer Reinigungsöffnung versehen ist, welche durcheinander überdeckende Ausnehmungen (44, 48) im äußeren und im inneren Rohr (24, 22) gebildet wird, zwischen welchen ein den Ringraum zwischen beiden Rohren durchquerender Stutzen (50) angeordnet ist.
13. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rauchgas-Einströmende eine in den Rauchgaskanal (18) mündende Sauerstoffzuführöffnung (32) vorgesehen ist, um eine Nachverbrennung im Rauchgaskanal zu ermöglichen.

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14. Rauchgas-Abzugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Edelstahl besteht.

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