DE3110088A1

DE3110088A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3110088A1
Application number: DE19813110088
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 2308 Preetz/Holstein Pauli
Original assignee: NEUPA INDUSTRIEERZEUGNISSE KUN
Current assignee: NEUPA INDUSTRIEERZEUGNISSE KUN
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1982-12-16

Description

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Wärmetausoher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Abkühlung heißer Bauchgase und zur Erwärmung flüssiger Medien insbesondere dem Rücklaufwasser einer Zentralheizung.

Bei älteren und schlecht eingestellten öl- oder Gasheizungen verläßt das Rauchgas den Ofen mit einer Temperatur zwischen 180 und JOO C. Hierbei geht ein großer Teil der im Rauchgas noch vorhandenen Wärmeenergie ungenutzt über den Schornstein ins Freie.

Es ist jedoch technisch nicht sinnvoll, das heiße Rauchgas bis auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Neben dem fehlenden Auftrieb der abgekühlten Gase würde der Taupunkt unterschritten, was eine Yersottung des Schornsteininneren zur Folge hätte.

Es sind nun aus der Literatur eine Reihe von Problemlösungen bekannt ,bei denen die heißen Rauchgase abgekühlt werden und die so gewonnene Energie dem Heizkreislauf zugeführt wird. So wird in der OS 24 35 563 eine Vorrichtung zum Rückgewinnen der in den Rauchgasen eines Heizungskessels enthaltenen Restwärme beschrieben. Hierbei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen den die in den Rauchgasen enthaltene Restwärme rückgewinnenden Wärmetauscher als Bau-

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einheit zwischen den Kessel und den Schornstein einzubauen und zwar in das als Verbindungsstück zwischen dem Kessel und dem Schornstein benutzte Rauchrohr. Bei einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform besteht der Wärmetauscher aus einem Stück Ofenrohr und einem durch dieses Ofenrohr geführten Rücklaufrohr für das zu beheizende Medium,welches das in den Kessel zurücklaufende Heizwasser bzw. Brauchwasser sein kann.

Bei einer anderen Veröffentlichung (PS 8 59 216) wird ein durch Rauchgase zu beheizender Warmwasserbereiter mit Zugregelung beansprucht. Sie wesentliche Idee besteht darin, daß der im Rauchgasrohr befindliche Zugregler mit im gleiähen Rohr untergebrachten Rußkratzern verbunden ist,so daß bei Betätigung des Zugreglers die Rußkratzer hin und her bewegt werden. Dieser Erfindungsgedanke hat die Aufgabe, durch Veränderung bzw. Verlängerung der Gaawege die Rauchgaswärme gut auszunutzen und eine Anpassung des Rauchgasweges an die jeweils herrschenden Zugverhältnisse vorzunehmen. Zur gleichen Zeit soll die Reinigung des Rauchgaszuges miterledigt werden.

In der AS 25 12 253 wird eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Rauchgase eines brennstoffbeheizten Heizungskessels beschrieben.

Beansprucht wird hierbei der Gedanke, daß das Abgasrohr des Heizungskessels mit einem Wärmetauscher verbunden ist, in dem das flüssige Zwischenmedium enthalten ist. Als Zwischenmedium wird z.B. gespeichertes Kondenswasser der Rauchgase benutzt. Hierbei wird sowohl die Restwärme der Rauchgase als auch die Eondensationswärme des in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdampfes zur Erwärmung benutzt.

Obwohl ös in der Literatur bekannt ist, die in den Rauchgasen welche den Heizkessel verlassen - enthaltene Restwärme zum Vorheizen des Rücklaufwassers - z.B. einer Zentralheizung - zu benutzen, ist bisher keine geeignete Kleinanlage bekannt geworden, welche die in den Rauchgasen mitgeführte Restwärme bei möglichst geringem Investitionsaufwand optimal nutzt (d.h. die Rauchgastemperatur bis dicht über den Taupunkt abkühlt) trotz der niedrigen Abgastemperatur einen ausreichenden Schornsteinzug herstellt, die Verbrennung der Heizanlage verbessert (z.B. Reduktion des Ölverbrauchs) und darüber hinaus auch bei Störungen der Heizanlage, Ausfall des Wärmetauschers die Heizfunktion sicherstellt und keine störenden Abgase (z.B. CO) in den Raum gelagen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in der Leistungsabgabe variablen, anpassungsfähigen Wärmetauscher zu schaffen, der

die Restwärme des Rauchgases optimal nutzt, hei geringen Investitionskosten große Funktxonssicherheit "bietet und die Heizfunktion auch bei Störungen des Wärmetauschers absolut sicherstellt·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Rippen des Rohrkörpers (1O) ein verschiebbares Abgasleitblech (9) angebracht ist, die Tourenzahl des Abgas-Ventilatormotors (2) mittels eines Simmers (18) stufenlos geregelt werden kann, dem Wärmetauscher-Gehäuse (11) eine Bypass-Klappe vorgeschaltet ist, durch eine motorgesteuerte Rauchgasklappe (1, 3) nach Abschluß des Brennzyklusses der Durchfluß von Kaltluft verhindert wird, durch einen Mikroschalter an der Rauchgasklappe (3) sowie einen Fliehkraftschalter (5) am Abgas-Ventilatormotor (2) über eine "or" Schaltung bei Störung mindestens eines der beiden Systeme sichergestellt ist, daß mittels eines eingebauten Zeitrelais * (6) der Hubmagnet (7) elektrisch angesteuert wird und mittels Hubstange (17) die Bypass-Klappe (δ) hochschwenkt und für das Rauchgas den Kurzschlußweg Kessel-Schornstein freigibt.Darüber hinaus wird über den stufenlos regelbaren Abgas-Ventilator (4) ein leichter Unterdruck im Brennraum erzeugt, welcher über eine Homogenisierung des Flüssig-Brennstoff-Strahles den Brennerwirkungsgrad erhöht, bei

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gleicher Heizleistung die Benutzung der nächstkleineren Düse ermöglicht und somit der Flüssig-Brennstoffverbrauch reduziert. Durch Versuche wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist, den Eohrkörper (10) mit runden, voneinander getrennten Einzelrippen auszuführen, wobei als korrosionsfeste Oberfläche eine Emaillie-' rung gewählt wird·

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bypass-Klappe (θ) nicht nur über den Hubmagneten (7) betätigt werden sondern ist gleichzeitig manuell schaltbar.

Vorteilhaft ist gleichfalls, daß die Abgastemperatur beim Eintritt in den Wärmetauscher mittels des Abgas-Thermometers (20) gemessen werden kann. Um eine möglichst exakte Annäherung an den Taupunkt zu erreichen, wird die Abgas-Temperatur beim Verlassen des Wärmetauschers mittels eines weiteren Thermometers (19) überwacht. Zur Regulierung der Abgastemperatur beim Austritt aus dem Wärmetauscher ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, durch Verschiebung des Abgasleitbleches (9) und stufenloser Peinregulierung in der Abgasgeschwindigkeit durch den Abgas-Ventilator (4) maximale Energieausnutzung des Bauchgases sicherzustellen.

Eine andere erfindungsgemäße Variante des Wärmetauschers besitzt zur Optimierung des Energieflusses auf der Gehäuseoberfläche ("11)

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eines der bekannten Isolationsmedien wie z.B. Steinwolle um ein Aufheizen des umgebenden Raumes zu vermeiden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher erzielten Torteile bestehen insbesondere darin, die abgezweigte Wärmemenge variabel an die Heizleistung des vorgeschalteten Heizsystems anzupassen, die vorhandene Restwärme des Rauchgases optimal zu nutzen und auch bei Versagen des Rauchgasklappen- und/oder Ventilatormotors dem Rauchgasfluß den Weg freizugeben und das Heizsystem ungestört

und die Umweilt nicht negativ beeinträchtigend arbeiten zu lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigens

Figur 1: Seitenansicht des Wärmetauschers mit offenliegendem Rohrkörper

Figur 2» Vorderansicht des Wärmetauschers

Ein Heizungsthermostat im Kreislauf des flüssigen Mediums schließt einen Stromkreis zum Motor (1) der Rauchgasklappe (5) und zum Motor (2) des Ventilators (4). Beide Motoren treten darauf hin in Funktion. Durch die sich jetzt öffnende Rauchgasklappe (3) wird ein bis dahin geschlossener Mikroachalter geöffnet. Der gleiche Vorgang

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vollzieht sich am Ventilatormotor (2)| wo sich mit Drehbeginn des Ventilators (4) ein Fliehkraftschalter (5) öffnet. Vor beiden Schaltern sitzt ein Zeitrelais (6) in einem Stromkreis, der ebenfalls von dem Heizungsthermostaten gesteuert, zu einem Hubmagneten (7) führt. Dieses Zeitrelais (6) verhinddert, daß Rauchgasklappenmotor (1), Ventilatormotor (2) und Hubmagnet (?) gleichzeitig in Funktion treten. Nur Rauchgasklappen-(1) und Ventilatormotor (2) können gleichzeitig in Punktion treten. Starten sie korrekt so öffnet sich der Mikro- und der Fliehkraftschalter (5)· Da diesen beiden Schaltern das Zeitrelais (6) vorgesohaltet ist, bleiben diese Stromkreise auch dann geöffnet, wenn nach der eingestellten Zeitvorgabe das Zeitrelais (6) die Stromkreise schließt, so daß der Hubmagnet (7) nicht in Funktion treten kann und ein Hochschwenken der Bypass-Klappe (θ) unmöglich ist. Hat die Rauchgasklappe (3) sich um 90° gedreht und somit voll geöffnet, schließt sie in der Endstellung einen Mikroschalter und damit einen Stromkreis, der den Brenner des Heizungssystems anlaufen läßt. Der normale Zustand des Aufheizens des Heizungssystems ist somit gegeben.

Läuft jedoch einer der beiden Motoren (1, Z) oder beide gemeinsam nicht an, schließt sich einer oder beide der durch das Zeitrelais (6) unterbrochenen Stromkreise nach der vorgegebenen Zeitverzögerung. Wenn sich einer der Schalter, entweder an der Rauchgasklappe (i)

oder am Ventilator (2) nicht geöffnet hat oder falls sich beide nich't geöffnet haben, erhält der Hubmagnet (7) Spannung, zieht über die Hubstange (17) die Bypass-Klappe (θ) nach oben. Die Bypasa-Klappe (8) schließt einen Stromkreis vom Thermostaten zum Brenner des Heizsystems und läßt dieses in Punktion treten. Es ist somit sichergestellt, daß eine Störung der Heizfunktion nicht erfolgen kann.

Claims

SCHITZANSPltiCEE

( 1.!Wärmetauscher zur Abkühlung heißer Rauchgase und zur Erwärmung flüssiger Medien insbesondere dem Rücklaufwasser von Zentralheizungen
dadurch gekennzeichnet, daß

a) zwischen den Rippen des Rohrkörpers (10) ein verschiebbares Abgasleitblech (9) angebracht ist,

b) die Umdrehungszahl des Abgas-Ventilatormotors (2) mittels eines Dimmers (18) stufenlos geregelt werden kann,

c) dem Wärmetauscher-Gehäuse (11) eine Bypass-Klappe (θ) vorgeschaltet ist,

d) durch eine motorgesteuerte Rauchgasklappe (1, 3) nach Abschluß des Brennzyklusses der Durchfluß von Kaltluft verhindert wird,

e) durch einen Mikroschalter an der Rauchgasklappe (3) sowie einen Fliehkraftschalter (5) am Abgas-Ventilatormötor (2) über eine ⁿ or "-Schaltung bei Störung mindestens eines der beiden Systeme sichergestellt ist, daß mittels eines eingebauten Zeitrelais* (6) der Hubmagnet (7) elektrisch angesteuert wird und mittels Hubstange (17) die Bypass-Klappe (θ) hochschwenkt und für

das Rauchgas den Kurzschlußweg Kessel-Schornstein freigibt _r

f) über den stufenlos regelbaren Abgas-Ventilator (4) ein leichter Unterdruck im Brennraum erzeugt wird, welcher über eine Homogenisierung des Flüssig-Brennstoff-Strahles den Brennerwirkungsgrad erhöht, bei gleicher Heizleistung die Benutzung der nächstkleineren Düse ermöglicht und somit der Flüssig-Brennstoffverbrauch reduziert wird.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet daß der Rohrkörper (1O) mit runden voneinander getrennten Einzelrippen ausgeführt wird.
3· Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet daß der Rohrkörper (1O) eine korrosionsfeste Oberfläche z.B. eine Emaillierung erhält.
4. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet daß bei der Verbrennung von Peststoffen die Bypass-Klappe (δ) manuell geschaltet werden kann.
5· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet daß das Wärmetauscher-Gehäuse (11) aus Edelstahl besteht.
6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 dadurchgekennzeichnet daß daö Wärmetauscher-Gehäuse (11) eine untere dem System integrierte Verjüngung besitzt, -welche zur Aufnahme der vom Rauchgas abgeschiedenen festen Bestandteile dient, wobei dieser Aufnahmeraum mittels einer Reinigungsklappe (16) manuell entleert werden kann.
7. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet daß durch Verschiebung des Abgasleitbleches (9) und stufenloser Peinregulierung der Abgasgeschwindigkeit durch den Abgas-Ventilator (4) maximale Energieausnutzung des Rauchgases (12) bis kurz vor Erreichen des Taupunktes möglich wird.
8. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet daß mittels des Thermometers (19) die Annäherung an die Taupunkt-Temperatur überwacht werden kann.

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9· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet daß die Abgas-Austrittstemperatur aus der Heizanlage über ein Abga^thermometer (20) gemessen werden kann.
10. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis $ dadurch gekennzeichnet daß das Wärmetauscher-Gehäuse (11) auf der Außenseite mit einem üblichen Isolationsmedium (z.B. Steinwolle) allseitig wärmeisoliert wird.

11· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet daß der Durchfluß des zu erwärmenden flüssigen Mediums im Gegenstromprinzip über den Einlaufstutzen (14) zum Auslaufstutzen (15) erfolgt.