DE3201920A1 - Nachschaltheizflaechenwaermetauscher fuer heizungskessel - Google Patents

Description

• Nechechaltheizflächenwrmetauscher fflr
• Heizungekessel Die Erfindung betrifft einen NachschaltheizflEchenwErmetauscher für Heizungakeasel gemäß Oberbegriff des Hauptenspruches.
• Nachschaltheizflächenwärmetauscher der genannten Art sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um Elemente für sogenannten Rohrregister, die im Zuge der RauchgasfGhrung zwischen Brennkammer und Rauchgasabzugshaube angeordnet sind. Derartige Rohrregister, bei denen die Rippenlimellen in der Regel auf das im Querschnitt kreisförmige Kernrohr aufgezogen sind, finden bepw. auch Anwendung in Gasheizkesseln oder auch sogenannten Gasthermen (bei Horizontalverlauf der Kernrohre) oder aber auch in Heizungakesseln fGr flüssige Brennstoffe.
• Um Brennstoffe zu sparen, ist man schon seit einigen Jahren dazu UbergaganQen, Heizungskessel fUr den Betrieb mit sogenannten gleitenden Temperaturen zu entwickeln, pas jedoch mit einer Kondensat/Korrosionsproblematik verbunden war, die jedoch zumindest für Heizungakessel im kleinen Leistungabereich als gelost betrachtet werden kann.
• Die Kondensat/Korrosionsproblematik erstreckt sich natürlich auch auf den Nachschaltheizflächenbereich eines Heizungskessels, wenn dieser in Form eines oder mehrerer Rohrregister angeordnet werden soll, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wachschaltheizflächenwärmetauacher für Heizungakessel zu schaffen, der nicht nur problemlos gefertigt und in eine gegebene Kesselkonstruktion einbezogen werden kann, sondern bei dem sich gerade durch den einfachen Aufbau gleichzeitig Elemente bzw. Gestaltungen ergeben, die einer Kondensatbildung entgegenwirken.
• Diese Aufgabe ist mit einem Nachschaltheizflächenwärmetauscher der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte geldat. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprflchen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung, die in zusammenfassender Kombination der Ansprüche 1 bis 3 bevorzugt wird, ist einerseits ein denkbar einfacher Aufbau erreicht, wesentlich ist aber, daß das Kernrohr bzw. die Kernrohr mit nur einer relativ kleinen Wärmebrncke, nämlich der Schweißnaht, mit den Lamellen in Verbindung steht, wobei aber, abgesehen von der obersten Lamellenlage, die aber ggf. mit anderen Mitteln abgeblendet werden könnte, diese Wärmebrücke von der benachbarten Lamelle abgeschirmt ist.
• Beim Normalbetrieb des Heizungskesaels kann also die Wärme Ube die Särmebrücken abfließen und such über sich an das Kernrohr in Wärmeleitkontakt anliegende Bereiche der Abkrdpfung, wenn aber der Kessel praktisch auf "Tief- oder Niedertemperatur" heruntergefahren war, Kernrohr und Lamellen also kalt sind, so können sich aufgrund der erfindungegemäßen Ausbildung die Lamellen in der Anfahrphase sehr schnell aufheizen, wodurch praktisch kein Kondensat anfallen, bzw.
• bei Anfall sehr schnell wieder verdampfen kann.
• Es handelt sich also bei der erfindungsgemäßen Lösung gewissermaßen um eine "atmende" Zuordnung der Lamellen zum Kernrohr, wobei die direkt wärmeleitende Verbindung besufechlagungsasitig abgeschirmt ist.
• Die direkt wärmeleitende Verbindung, also die Schweißnaht, ist dabei so auszulegen, daß die von der Lamelle optimal aufnehmbare Wärme in das Kernrohr Ubergeleitet werden kann, d.h., die Schweißnaht muB ggf. nicht unbedingt der ganzen Länge des Berührungsbereiches von Lamellen und Kernrohr entsprechen.
• Die die Schweißnaht abschirmende Abkröpfung der jeweils benachbarten Lamelle, stellt automatisch auch einen fertigungstechnischen Vorteil dar, da diese, was noch näher erläutert wird, gleichzeitig als Abstandshalter dient.
• Im Rahmen der Aufgabe liegend, nämlich einer Kondensatbildung entgegenzuwirken, ist es in diesem Zusammenhang von Interesse, in Weiterbildung auch für eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung aller Lamellen zu sorgen, was in denkbar einfacher Weise durch abzugsseitig in die Abstrdmwege gestellte Elemente bzw. Lamellen erreicht werden kann.
• Der erfindungagemäße Nachschaitheizflächenwärmetauacher wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Es zeigt Fig. 1 teilweise im Schnitt und Draufsicht den Wärmetauecher und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Wärmetauscher gemäß Fig. 1.
• Der in Fig. 1,2 dargestellte Nachachsltheizflächenwärmetauscher wird bspw. hinter der Brennkammer und vor der Rauchgassammelkammer eines Heizungskessels eingebaut. Sowohl Horizontal- als auch Vertikalanordnung der Lamellen 1 ist mßglich.
• 3e nach Kesselkonstruktion bildet das Ganze eine separat in den Kessel rauchgasseitig einsetzbare Einheit, die in geeigneter Weise mit dem wasserfGhrenden Innenraum des Gehäuses oder direkt mit den Vor- und Rücklaufanschlüssen des Heizungakessele verbunden wird, oder die Enden der Kern -rohre 3 bzw. Wassertaschen 3' durchgreifen, wie in Fig. 2 erkennbar, die wassergekUhlte Wand 7 des ansonsten nicht dargestellten Heizungskesselgehäuses.
• Die ganze Wärmetauscher-Einheit kann natürlich ohne die Wand 7 komplett vorgefertigt werden, wobei die beiden Wsssertaschen 3' in entsprechender Vorrichtung auf Distanz zueinander gehalten werden.
• Die Lamellen 1,1', die vorher mit den etwa halbkreisförmigen Abkröpfungen 4 versehen wurden, werden lagenweise zwischen und neben den Wassertaschen 3' angeordnet, wobei vorher jeweils die Schweißnähte 5 verlegt werden, die ggf. auch in Anpassung an die Wärmeübertragungserfordernisse in gewissen Abständen unterbrochen sein kdnnen.
• Anstrdmseitig (in Fig. 1 von oben gesehen) wird man bspw. die Naht etwa bis zur Hälfte der Wassertaschenlänge führen und dann Nahtunterbrechungen vorsehen, die ggf. bis zum Ende hin großer werden.
• Auf diese Weise wird der ganze Wärmetauscher aufgebaut, der sich dann, in Durchströmrichtung gesehen, im Sinne der Fig. 2 darbietet, aus der erkennbar ist, daß die Schweißnähte 5 von den freien Enden 4' der Abkröpfungen 4 der jeweile darüber befindlichen Lamelle 1,1' abgeschirmt sind.
• Die Lamellen 1,1' kdnnen in Rücksicht auf Wärmedehnungen mit Anschlitzungen 8 versehen sein. Außerdem wird vorteilhaft Riffel- oder Warzenblech fUr die Lamellen 1 verwendet, um die gewissermaßen durch die Vielzahl der Lamellen aufgeprägte laminare Strömung der Heiz- bzw. Rauchgase von den Lamellen aus zu storen und der Strömung zumindest eine gewisse Turbulenz zu vermitteln.
• Abströmseitig sind hinter dem Wärmetauscher Blendenelemente 9 besonderer Art vorgesehen, die, wie gestrichelt in Fig. 2 angedeutet, nach unten konvergierend zugeschnitten sind.
• Dadurch wird erreicht, daß der Strdmungswideratand in den Zügen zwischen den Lamellen 1 von oben nach unten abnimmt, was widerum zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Rauchgase im gesamten Wärmetauscher führt.
• Die Blendenelemente 9 (im Querschnitt etwa, wie dargestellt,u-frmig)sitzen an ein oder zwei schmalen Querleisten lo, so daß die ganze Blende zu Reinigungszwecken der Lamellen leicht entnommen werden kann.
• Zweckmäßig sind die schmalen Querleisten lo mit dem Verschlußdeckel (nicht dargestellt) der Rauchgassammelkammer verbunden, so daß sie zusammen und gleichzeitig mit dem Verschlußdeckel entnommen werden knnen.
• Diese Art der Olendenanordnung ist natürlich inabesondere bei Horizontalanordnung der Lamellen 1,1 von Interesse.
• Sinngemäß können aber auch bei vertikalem Verlauf der Lamellen Blenden angeordnet werden (die freien Ahzugsquerachnitte der Einzelzüge mehr oder weniger abschr :mend).
• Aus fertigungstechnischen Gründen können die seitlich angesetzten Lamellen 1' an ihren freien Rändern mit kleinen nach unten gebogenen Zungen 11 versehen sein, um bei der Herstellung diese Lamellen 1' ohne andere Hilfsmittel parallel Ubereinander stapeln zu können.
• Zwischen den Lamellen 1,11 können auch Abstandshalter 12, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, eingeschoben werden, die dann auch gleichzeitig zu einer Stauwirkung im Sinne der Blendenelemente 9 fUhren.
• Durch entsprechende Bemessung sowohl der Elemente 9 oder der Abstandahalter 12 het man es in der Hand, eine genaue Anpassung an die jeweiligen Abströmverhältnisse des jeweiligen Kessels vornehmen zu können.
• Auch die Abstandshalter 12 können zu einem gemeinsamen Halter in der Rauchgassammelkammer geführt sein, so daß auch diese Halter zu Reinigungazwecken gemeinsam herausgezogen werdan können.
• Die Kernrohre 3 bzw. Wassertaschen müssen keineswegs, wie aus Fig. 1 ersichtlich, an- und abströmseitig halbkreisförmig, sondern sie können im Querschnitt auch rechseckSg sein, d.h. eine ebene oder auch pflugscharartige Formgebung haben.
• Bei jeder dieser möglichen Ausführungsformen können übrigens an- und abstrdmseitig an den Stirn- bzw. REckflächen der wasserführenden Kernrohre 3 (es ist, wie erwähnt, eine Ausbildung des Wärmetauscher8 auch mit nur einem Kernrohr möglich), vorteilhaft aus den gleichen Gründen Abschirmbleche 3", nur an wenigen Stellen per Schweißung angeheftet, angeordnet werden (gestrichelt in Fig. 1 links oben angedeutet).
• Diese Anheftung erfolgt bevorzugt an den benachbarten Kanten der Lamellen 1.
• Selbstverständlich können die Lamellen 1 die Kernrohre 3 auch nach vorn und/oder nach hinten überragen.
• An die Blendenelemente 9 bzw. die schmalen Leisten 10 können außerdem in die Kanäle zwischen den Lamellen 1 etwa um ein Viertel der Kanal länge in diese hineinragende Wirbulatoren 13 angesetzt sein, wie sie in Fig.2 im unteren, mittleren Kanal bspw. angedeutet sind.
• Zu Reinigungszwecken sind diese Wirbulatoren 13 mit den Blendenelementen 9 bzw. den schmalen Leisten 10 herausziehbar, so daß die Kanäle zwischen den Lamellen 1 unbehindert einer Reinigung zugänglich sind.
• Wie in Fig.1 gestrichelt angedeutet, können die Kernrohre 2 auch separat hintereinander angeordnet sein und ferner können die Lamellen 1 in Rücksicht auf die Temperatur- und Wärmeabfuhrverhältnisse anstrmaeitig schmaler und in der Blech stärke dicker gehalten sein als die Folgelamellen.
• Diese Bemeas ung und Ausbildung der Lamellen ist selbstverständlich nicht daran gebunden, daß hintereinander angeordnete Kernrohre vorliegen, d.h., eine solche Lemellenauebildung kann auch an nur ein em Kernrohr vorgesehen sein.
• Bei Nebeneinanderanordnung zweier oder mehr Kernrohre verlaufen die benachbarten Ränder 1 "'der Lamellen 1 selbstverständlich näher zueinander als gestrichelt angedeutet.
• In den Flächen der Lamellen 1 können auch, wie dargestellt , nur um die jeweilige Blechstärke ausgedrückte Zungen 14 angeordnet werden, die ebenfalls zur Strömungaverwirbelung beitragen. Diese Zungen 14 werden versetzt zueinander vorgesehen und können nach unten und/oder nach oben ausgedrückt werden.

Claims (14)

1. NachschaltheizflSchenwSrmetauscher für Heizungskessel, bestehend aus mindestens einem mit dem wasserführenden Innenraum des Heizungskessels in Verbindung stehendem Heizrohr, auf dem heizgasseitig mehrere quer zur rohrachse verlaufende, zueinander parallele Rippen in Form von Lamellen angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lamellen (1) in ihrem Anschlußbereich (2) an das mindestens eine Kernrohr (3) mit einer im Querschnitt halbkreisfdrmigen Abkrdpfung (4) versehen und diese auf den AbkrUpfungsbereich der benachbarten Lamelle (3) aufgesetzt ist, wobei die zum Kernrohr (3) eine WSrmeheizbrUcke bildende Schweißnaht (5) einer Lamelle (3) vom freien Ende (4) der AbkrUpfung (4) der benachbarten Lamelle (3) abgeschirmt angeordnet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kernrohr (3) als im Querschnitt langlochartige Wassertasche ausgebildet ist, an deren großen SeitenflEchen (6) die Lamellen (3) angeordnet sind.

3. WSrmetåuscher nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der WSrmetauscher aus mindestens zwei zueinander parallelverlaufenden Wassertaschen (3') gebildet ist, zwischen denen und an deren anderen Seitenflächen (6) die Lamellen (1,1') angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lamellen (111) in ihrem mittleren Flächenbereich mit Dehnungsausgleichsschlitzen (8) versehen sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Flächen (1") der Lamellen (1,1') mindestens nach einer Seite genoppt oder geriffelt bzw als isr-zenbleche ausgebildet sind.

6. WErmetstuscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lamellen (1') an ihren freien SeitenrSndern mit StUtzzungen (11) versehen sind.

7. Wgrnetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß hinter den Lamellen (1,1') BLendelemente (9) angeordnet sind.

8. Wärmetauscher nach einem der AnsprUche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Lamellen (1,1') Abstandahalteelemente (12) angeordnet sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abstützelemente (12) in Abzugarichtung von oben nach unten abnehmend querschnlttsverenqend ausgebildet sind.

lo. WärmetauScher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Blendelemente (9) bzw. Abstandshalter (12) gemeinsam an einem herausnehmbaren Halter (lo) angeordnet sind.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis lo, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß des mindestens eine Kernrohr (3) mindestens anstrdmseitig mit einem Abschirmblech (3") versehen ist.

12. WSrmetsuscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Blendenelementen(9) bzw. an den schmalen Leisten( 10) in jeden Kanal zwischen den Lamellen(1), etwa um ein Viertel der Kanallänge in diese hineinragend, Wirbulatoren (13 ) angeordnet sind.

13.WErmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei geteilten Lamellen(1) diese abstrOmseitig breiter und dünner ausgebildet sind als die in Strom ungsrichtung davor angeordneten Lamellen.

14.Wärmetauschor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lamellen(1) aus der Lamellenfläche um die jeweilige Blechstärke ausgestellte Zungen (14) angeordnet sind.