DE3606871C2 - Wärmetauscher, bestehend aus flachkammerförmigen Modulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für mit Öl oder Gas betriebene Warmluft-Erzeuger, bestehend aus mehreren gleichartig ausgebildeten flachkammerförmigen Modulen.

Wärmetauscher sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt, aber sie sind häufig mit den Nachteilen einer schwierigen Reinigung und vor allem einer mangelnden Anpaß­ barkeit an unterschiedliche Leistungserfordernisse behaftet.

Aus der DE 30 45 387 A1 ist eine modular aufgebaute Vorrich­ tung zur Nutzung der Wärme der Verbrennungsgase eines Heiz­ kessels bekannt, die über das Abzugsrohr des Heizkessels ge­ schoben wird, und bei der kühleres Rücklaufwasser durch in den Modulen vorgesehene Kanäle strömt, um sich so durch Wär­ meaustausch mit den durch das Abzugsrohr strömenden heißen Verbrennungsgasen zu erwärmen.

Aus der GB 11 65 173 A ist ein Radiator bekannt, der aus ei­ ner Vielzahl von Plattenpaaren aufgebaut ist, die jeweils zwischen sich zwei Kammern bilden und übereinander angeordnet sind. Die Kammern benachbarter Plattenpaare stehen über mit­ einander fluchtende Öffnungen in Verbindung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen universell einsetzbaren, leistungsfähigen und größenmäßig an die unterschiedlichsten Anforderungen anpaßbaren Wärmetauscher zu schaffen, der über­ dies problemfrei zu reinigen und auch ohne Schwierigkeiten auszuwechseln ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die Modulbauweise des Wärmetauschers nach der Erfindung er­ möglicht es, den für das jeweilige Gerät benötigten, eine bestimmte Leistung aufweisenden Wärmetauscher auf einfache Weise aus gleichartigen Teilen aufzubauen. In entsprechender Weise ist es auch problemfrei möglich, beispielsweise zum Zwecke der Reinigung die Verbindung zwischen einzelnen Modu­ len zu lösen, wodurch sich eine optimale Zugänglichkeit ergibt.

Vorzugsweise sind die Rohrstutzenabschnitte an ihren freien Enden mit Verbindungsflanschen versehen.

Jedes Modul umfaßt demgemäß neben der vorzugsweise kreisför­ mig ausgebildeten Flachkammer zwei Rohrstutzenabschnitte, die diametral versetzt an den einander gegenüberliegenden Flachseiten des jeweiligen Moduls angebracht sind, so daß sich insgesamt ein spiegelsymmetrischer Aufbau ergibt, der die Zusammenstellung beliebig umfangreicher Wärmetauscher durch spiegelsymmetrisch vertauscht erfolgendes Aneinander­ setzen der einzelnen Module zusammengestellt werden kann.

Von besonderem Vorteil ist es, die Rohrstutzenabschnitte durch zweiteilige Spannringe miteinander zu verbinden, wo­ bei in die Spannringe zur Abdichtung eine umlaufende Graphit­ schnur eingelegt oder eine hitzebeständige Dichtmasse eingefügt werden kann.

Diese zweiteiligen Spannringe sind einfach zu montieren und zu demontieren und erbringen gleichzeitig die erforderliche Stabilität in der Verbindung der einzelnen Module.

In den Flachkammermodulen selbst ist vorzugsweise zumindest ein Umlenkblech angeordnet, das den Strömungsweg der Rauch- bzw. Heißgase zwischen den beiden Rohrstutzenabschnitten festlegt, die den Eingang bzw. Ausgang des jeweiligen Flach­ kammermoduls bilden.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist jedes Flachkammermodul aus zwei identischen Schalenhälften auf­ gebaut, die über die Außenringflansche miteinander ver­ schweißt sind.

Aufgrund der Tatsache, daß die einzelnen Module des Wärme­ tauschers nach der Erfindung konstruktiv besonders ein­ fach ausgebildet sind, läßt sich eine wirtschaftliche Fertigung unter Verwendung üblicher Methoden der Blech­ bearbeitung erzielen, wobei die Verbindung der einzelnen Module über Spannringe nicht nur hinsichtlich der Montage des jeweiligen Wärmetauschers günstig ist, sondern sich auch auf die Betriebssicherheit der Gesamtanordnung vorteilhaft aus­ wirkt.

Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Flach­ kammermoduls,

Fig. 2 eine Draufsicht des Flachkammermoduls nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines aus Flachkammermo­ dulen nach den Fig. 1 und 2 aufgebauten und auf einem Heißlufterzeuger angebrachten Wär­ metauschers, und

Fig. 4 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt ein aus einer Blechkonstruktion bestehendes Flachkammermodul 1, das aus zwei identischen Schalenhälften 11, 12 zusammengesetzt ist. Die beiden Schalenhälften sind über Außenringflansche 13 miteinander verschweißt.

Gegeneinander diametral versetzt sind auf den einander ge­ genüberliegenden Seiten des Flachkammermoduls 1 Rohrstutzen­ abschnitte 4, 5 eingesetzt und mit der jeweiligen Modulwand verschweißt oder mittels Bördelwerkzeug gebördelt sind. An ihren außenliegenden Enden sind die Rohrstutzenabschnitte 4, 5 mit Verbindungsflanschen 6, 7 versehen, die in einer noch näher zu beschreibenden Weise die gegenseitige Kopplung von Modulen 1 gestatten.

Im Inneren des Moduls ist ein mittig und bei größeren Modulen außermittig angeordnetes, sich über die gesamte Modulhöhe erstreckendes Umlenkblech 10 vorgesehen und durch Schweißung fixiert.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, verläuft das Umlenkblech 10 etwa entsprechend einer gemeinsamen Tangente an den Rohr­ stutzenabschnitten 4, 5. Dieses Umlenkblech 10 stellt einen definierten Verlauf der Heißgasströmung innerhalb eines jeden Moduls 1 sicher und verhindert, daß Heißgase unmit­ telbar von der Eintrittsseite zur Austrittsseite des je­ weiligen Moduls gelangen können.

Der Durchmesser der Rohrstutzenabschnitte 4, 5 entspricht etwa dem Radius des Flachkammermoduls 1, wodurch die mechanische Festigkeit eines aus solchen Modulen aufge­ bauten Wärmetauschers unter gleichzeitiger Gewährleistung einer bestmöglichen Funktion optimiert wird.

Fig. 3 zeigt in Zusammenhang mit einem schematisch darge­ stellten Heißlufterzeuger 15 einen aus mehreren Flachkam­ mermodulen 1 aufgebauten Wärmetauscher.

Die abwechselnd 180° um ihre Mittenebene gedreht angeord­ neten Module 1 sind über Rohrstutzen 2, 3 miteinander ver­ bunden, die über die Höhe des Wärmetauschers betrachtet in Richtung der Längsachse des Heißlufterzeugers abwechselnd versetzt angeordnet sind.

Die Rohrstutzen 2 und 3 bestehen - wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt - aus jeweils zwei Rohrstutzenabschnitten 4, 5, die über ihre Flansche mittels Spannringen 8 stabil und rauchdicht gekuppelt sind. Zwischen die Spannringe ist zur Gewährleistung einer absolut Rauchdichtheit vorzugs­ weise eine Graphitschnur 9 eingelegt oder eine hitzebe­ ständige Dichtmasse eingefügt. Es ist auch möglich, zwischen die Rohrstutzenabschnitte 4, 5 Dichtungsringe einzusetzen.

Stützelemente 14 sind zwischen aufeinander folgenden Modu­ len 1 jeweils in dem Bereich vorgesehen, in dem sich ge­ rade kein Rohrstutzen 2 bzw. 3 befindet. Diese Stützele­ mente 14 können aus Sechskantschrauben bestehen, aber es sich auch hier alle denkbaren anderen Ausführungsformen von Stützelementen brauchbar.

Der Anschluß des Wärmetauschers als Einheit an die jeweils rauch- bzw. heißgaserzeugende Anordnung kann - wie in Fig. 3 gezeigt - ebenfalls über Verbindungsflansche und Spannringe 8 erfolgen.

Die Vorderansicht nach Fig. 4 läßt den symmetrischen Auf­ bau des Wärmetauschers aus vier Flachkammermodulen er­ kennen, die abwechselnd aufeinandergesetzt und durch Spann­ ringe miteinander verbunden sind.

Symmetrisch angeordnete Stützelemente 14 stabilisieren die Gesamtanordnung. Da die Verbindung der einzelnen Module über die Spannringe 8 besonders einfach herstell- und lösbar ist, lassen sich Module einzeln oder in Gruppen problemfrei abnehmen oder austauschen und demgemäß auch besonders einfach reinigen.

Claims (11)

1. Wärmeaustauscher, insbesondere für mit Öl oder Gas be­ triebene Warmluft-Erzeuger, bestehend aus mehreren gleichartig ausgebildeten, flachkammerförmigen Modu­ len (1), die übereinander angeordnet und mechanisch so­ wie strömungsmäßig über Rohrstutzen (2), die aus zu be­ nachbarten Modulen (1) gehörenden ersten und zweiten Rohrstutzenabschnitten (4, 5) bestehen, lösbar miteinan­ der verbunden sind, wobei jeweils zwei aufeinanderfol­ gende Rohrstutzen (2) zueinander versetzt angeordnet sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzenabschnitte (4, 5) an ihren freien Enden mit Verbindungsflanschen (6, 7) versehen sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrstutzenabschnitte (4, 5) durch Spann­ ringe (8) miteinander verbunden sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die zweiteilig ausgebildeten Spannringe (8) eine umlaufende Graphitschnur (9) oder eine hitzebeständige Dichtmasse eingefügt ist oder zwischen den Rohrstutzenabschnitten (4, 5) ein Dichtungsring eingelegt ist.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flachkam­ mermodule (1) schalenförmig ausgebildet und die an den einander gegenüberliegenden Flachseiten angesetzten Rohr­ stutzenabschnitte (4, 5) in Draufsicht überlappungsfrei in verschiedenen Schalenhälften angeordnet sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser der Rohrstutzen­ abschnitte (4, 5) etwas geringer als der Radius der Flach­ kammermodule (1) ist.

7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in jedem Flachkammermodul (1) ein im wesentlichen mittig und ent­ sprechend einer gemeinsamen Tangente beider Rohrstutzen­ abschnitte (4, 5) verlaufendes Umlenkblech (10) sowie bei größeren Geräten außermittig zumindest ein zusätzliches Umlenkblech vorgesehen ist.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich das Umlenkblech (10) über die gesamte Höhe des Flachkammermoduls (1) erstreckt.

9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Flachkam­ mermodul (1) aus zwei identischen Schalenhälften (11, 12) besteht, die über nach außen gerichtete Ringflansche (13) miteinander verschweißt sind.

10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohr­ stutzenabschnitte (4, 5) sich mit Überstand in die Flach­ kammermodule (1) erstrecken oder bündig mit diesen abschließen.

11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen be­ nachbarten Flachkammermodulen (1) Stützelemente (14) vor­ gesehen sind, die jeweils in der dem jeweiligen Verbin­ dungsrohrstutzen (2, 3) gegenüberliegenden Hälfte des Mo­ duls (1) angeordnet sind.