DE3519315A1 - Waermetauscher aus einem huellrohr und einem im innern des huellrohres angeordneten wendelartig verlaufenden rohr - Google Patents

Description

Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Wendel (5,6) gebildete zentrale Hohlraum durch eine Platte bzw. ein endseitig verschlossenes Rohr (8) abgedichtet ist.

Beschreibung

8. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im 40 griff durch die Abgase stand. Im unteren Bereich des unteren Bereich des Hüllrohres (1) ein Abfluß für Hüllrohres ist ein Abfluß für anfallendes Kondensat anfallendes Kondensat vorgesehen ist. vorgesehen. Da Abgaswärmetauscher nur wirtschaft-

9. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der lieh sind, wenn es gelingt, die Abgastemperatur hinter

dem Wärmetauscher auf weniger als 100°, vorzugsweise noch weiter abzukühlen, ist es erforderlich, das dann anfallenden Kondensat abzuführen. Der durch die Wendel gebildete zentrale Hohlraum ist durch eine Platte bzw. ein endseitig verschlossenes Rohr abgedichtet. Diese Platte oder das endseitig verschlossene Rohr sind zweckmäßigerweise im letzten Drittel in Richtung des Abgasstroms gesehen angeordnet, so daß die Abgase gezwungen werden, in den Raum zwischen dem Hüllrohr und der Platte bzw. dem endseitig verschlossenen Rohr hindurchzuströmen und so in optimaler Weise ihre Wärme an die dort vorgesehenen Wellrohre abzugeben. Die Erfindung ist anhand den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist ein Wärmetauscher gemäß der Lehre der Erfindung dargestellt, der aus einem äußeren Hüllrohr 1 besteht, in dem ein Wellrohr 2 wendelartig gewikkelt angeordnet ist. Durch die Wandung des Hüllrohres ist je ein Einlaß 3 sowie ein Auslaß 4 vorgesehen. Das Wellrohr 2 ist so gewickelt, daß sich eine äußere Wendel sowie eine innere Wendel 6 bildet. Die äußere Wendel 5 liegt dabei an der Innenwandung des Hüllrohres 1 an. Die Wendeln 5 und 6 sind aus einer gemeinsamen Rohrlänge gewickelt. Der durch die innere Wendel 6 gebildete Hohlraum 7 ist in Durchlaufrichtung des Abgases

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bestehend aus einem von einem Medium durchströmten Hüllrohr sowie einem im Innern des Hüllrohres wendelartig verlaufenden von einem zweiten Medium durchströmten Rohr.

Aus Test 1/82, Seiten 78 bis 81, sind Wärmetauscher bekannt, die aus einem als Verbindungsstück dienenden Rohr bestehen, in dessen Innern eine Rohrwendel hängt, die vom Rücklaufwasser einer Heizungsanlage durchströmt ist. Die Abgase aus dem Heizkessel strömen durch das Rohr und geben dabei einen Teil ihrer Wärme an die Rohrwendel und damit an das Rücklaufwasser ab. Als Einsparung des Brennstoffverbrauchs ergibt sich bei diesen Wärmetauschern maximal 4,2%.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher anzugeben, dessen Bauweise wesentlich kompakter ist und bei dem die Wärmetauscherfläche in bezug auf die Länge des Wärmetau-

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gesehen im hinteren Drittel durch ein endseitig ver- durch Auswaschung aus dem Abgas entfernt werden, schlossenes Rohr 8 abgedichtet, so daß die heißen Abgase in den Ringraum zwischen dem Füllrohr 1 und dem Rohr 8 umgeleitet werden.

Gemäß der Lehre der Erfindung ist das Wellrohr 2 so ausgebildet, daß es um 33 bis 67%, vorzugsweise um 45 bis 55% kürzer ist als das Glattrohr, aus dem es hergestellt ist. Ein derart tiefgewelltes Rohr konnte erstmals in kontinuierlicher Weise durch ein im Hause der Anmelderin entwickeltes Verfahren hergestellt werden. Das Herstellungsverfahren für das Wellrohr 2 ist Gegenstand der älteren Anmeldung P 34 31 120.3. Ein solches Wellrohr 2 ist in der Fig. 2 dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt eine Heizungseinrichtung mit einem Wärmetauscher gemäß der Lehre der Erfindung. Dort ist mit 9 der Heizkessel bezeichnet, der die Heizkörper 10 mit Warmwasser versorgt. Die im Heizkessel 9 entstehenden Abgase gelangen über das Abgasrohr 11 in den Schornstein 12. Der Wärmetauscher 13 ist in das Abgasrohr 11 eingesetzt. Das Wellrohr 2 ist über die Anschlüsse 3 und 4 in den Rücklauf eingebaut, so daß das Rücklaufwasser der Heizungsanlage durch den Wärmetauscher 13 hindurchgeleitet wird. Die heißen Abgase erwärmen den Rücklauf und führen somit dem Heizkessel 9 Wasser zu, welches um etliche Grade warmer ist als das Rücklaufwasser. Es hat sich gezeigt, daß durch den Wärmetauscher 13 die Abgase bis auf die Temperatur des Rücklaufes abgekühlt werden, d. h. ein vollkommener Wärmeübergang stattgefunden hat. Das im Wärmetauscher 13 anfallende Kondensat wird in nicht dargestellter Weise durch eine im unteren Bereich des Wärmetauschers 13 angeordnete öffnung abgeführt.

Je nach Höhe der Rücklauftemperatur haben die Abgase hinter dem Wärmetauscher 13 noch eine Temperatür von 50 bis 8O⁰C. Dieser Wärmeinhalt kann den Abgasen noch entzogen werden, wenn man einen gleichartig aufgebauten Wärmetauscher entsprechend Fig. 1 in nicht dargestellter Weise hinter dem Wärmetauscher 13 in das Abgasrohr 11 einbaut und die Anschlüsse 3 und 4 in die Zuführleitung für einen Warmwasserbereiter einbaut. Dadurch kann das Brauchwasser auf kostengünstige Weise aufgewärmt werden. Zusätzlich tritt noch der Effekt auf, daß aufgrund der Temperaturerniedrigung der Abgase eine weitere Kondensation erreicht wird, die sich auf die Reinheit der Abgase vorteilhaft auswirkt. In dem Schornstein 12 kann darüber hinaus noch eine Sprühvorrichtung 14 angeordnet sein, die einen Sprühnebel 15 erzeugt, der schädliche Abgase aus dem Abgasstrom aufnimmt. Der Sprühvorrichtung 14 wird über eine Zuleitung 16 Wasser zugeleitet, dem vorteilhafterweise eine Base, beispielsweise Kalkmilch oder auch Magnesiumhydroxid, zugesetzt ist. Das an der Innenwandung des Schornsteins 12 herabfließende Wasser wird in einer Wassertasse 17 aufgefangen und über die Leitung 18 einem Setzbehälter zugeführt, in dem sich die schwer löslichen Verbindungen des Kalziums bzw. des Magnesiums mit Schwefel absetzen können.

Wegen des Korrosionsangriffs der Abgase muß als Werkstoff sowohl für das Hüllrohr 1 als auch für das Wellrohr 2 ein korrosionsbeständiger Werkstoff verwendet werden. Hier hat sich ein Material als vorteilhaft erwiesen, das jetzt unter dem Handelsnamen VlO erhältlich ist.

Neben dem hohen Energieeinsparungseffekt durch die Abkühlung der Abgase tritt — wie gesagt — noch der Vorteil auf, daß nahezu alle schädlichen Bestandteile der Abgase entweder infolge von Kondensation oder

Claims (7)

Patentansprüche

1. Wärmetauscher, bestehend aus einem von einem Medium durchströmten Hüllrohr sowie einem im Innern des Hüllrohres wendelartig verlaufenden von einem zweiten Medium durchströmten Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß das wendelartig verlaufende Rohr (2) als Wellrohr ausgebildet ist, dessen Länge gegenüber dem Glattrohr, aus dem es hergestellt ist, um 33 bis 67 °/o, vorzugsweise um 45 bis 55 % kürzer ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (5,6) mehrgängig ist und daß sich benachbarte Wendeln (5,6) berühren.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (5) an der Innenwandung des Hüllrohres (1) anliegt und im Inneren der Wendel (5) eine weitere Wendel (6) aus Wellrohr (2) angeordnet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wendeln (5, 6) aus einer durchgehenden Rohrlänge bestehen.

5. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (5, 6) unter einem Winkel von weniger als 25° zur Längsachse des Hüllrohres (1) verläuft.

6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (1) als Wellrohr mit nahezu sinusförmig und schraubenlinienförmig verlaufender WeI-lung ausgebildet ist und daß die äußere Wendel (5) in der Wellung des Hüllrohres (1) verläuft.

7. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Hüllrohr (1) als auch das zur Wendel geformte Rohr (2) aus einem korrosionsbeständigen Metall, vorzugsweise aus austenitischem Stahl besteht.

schers wesentlich erhöht ist. Insbesondere soll der Wärmetauscher konstruktiv so ausgebildet sein, daß er als Teil des normalen Abgasrohres einer Heizungsanlage eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das wendelartig verlaufende Rohr als Wellrohr ausgebildet ist, dessen Länge gegenüber dem Glattrohr, aus dem es hergestellt ist, um 33 bis 67%, vorzugsweise um 45 bis 55% kürzer ist. Neben dem sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteil hat der Wärmetauscher nach der Lehre der Erfindung noch den Vorteil, daß das Wellrohr aufgrund seiner extrem tiefen Wellung äußerst flexibel ist und von daher mit einem relativ geringen Krümmungsradius gebogen werden kann.

Mit besonderem Vorteil ist die Wendel mehrgängig, und es berühren sich benachbarte Wendeln. Die Wendel liegt vorteilhafterweise an der Innenwandung des Hüllrohres an, und im Innern der Wendel ist eine weitere Wendel aus dem gleichen Wellrohr angeordnet. Dabei sind zweckmäßigerweise beide Wendeln aus einer durchgehenden Rohrlänge hergestellt. Dies ist aufgrund der o. g. Vorteile des äußerst flexiblen Wendelrohres möglich. Die Wendel verläuft unter einem Winkel von weniger als 25° zur Längsachse des Füllrohres. Dadurch ergeben sich eine Vielzahl von Kanälen für das Abgas, die durch die Wellung des Rohres gebildet sind. Durch die andauernde Umlenkung des Abgasstromes durch die Wellung des Rohres und durch die aufgezwungenen Turbulenzen im Innern des gewellten Rohres ergibt sich ein nahezu optimaler Wärmeübergang.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das Hüllrohr als Wellrohr mit nahezu sinusförmig und schraubenlinienförmig verlaufenden Wellung ausgebildet und verläuft die äußere Wendel in der Wellung des Hüllrohres. Sowohl das Hüllrohr als auch das zur Wendel geformte Rohr bestehen zweckmäßigerweise aus einem korrosionsbeständigen Metall, vorzugsweise aus austenitischem Stahl. Dieser Werkstoff hat relativ gute Wärmeleiteigenschaften und hält dem Korrosionsan-