DE3840982A1 - Waermetauscher fuer einen kondensations-wasserheizer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für einen Kondensations-Wasserheizer mit einem in der Abgas­ führung eines Sturzbrenners innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten Rohrbündel und einer dem Ausgang dieses an die Brennkammer anschließenden, von den Abgasen durchströmten Rohrbündels mit Abstand zugeordneten Ver­ teilerplatte, die die Begrenzung eines Kondensatsammlers bildet, an den eine Abgasleitung und ein Kondensatablauf anschließen.

Ein solcher Kondensations-Wärmetauscher ist bekannt aus der DE-OS 32 38 603.

Bei dieser Ausführung geht die Abgasleitung radial unten vom Gehäuse aus dem Kondensatsammelraum ab. Da aus ferti­ gungstechnischen Gründen die Durchmesser und damit die Widerstände der einzelnen Heizgasrohre gleich sind, die Strömungswege aber unterschiedlich sind, wird der Abgas­ wärmetauscher thermisch ungleichmäßig belastet, da die dem Anfang der Abgasleitung nächstgelegenen Wärmetau­ scherrohre am stärksten belastet werden. Infolge der man­ gelhaft gleichmäßigen Beaufschlagung des Wärmetauschers steigt auch die Abgastemperatur an, damit sinkt auch der feuerungstechnische Wirkungsgrad des Wärmetauschers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmetauscher gemäß der eingangs näher bezeichneten Art mit seiner Verteilerplatte so weiterzubilden, daß eine gleichmäßige thermische Beaufschlagung des Wärme­ tauschers erzielt wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Verteilerplatte von Ausnehmungen für den Durch­ tritt des Abgases durchsetzt ist, die Abgasleitung auf­ wärts führt und unterhalb der Verteilerplatte angeschlos­ sen ist, und der Kondensatablauf abwärts führt und gleichermaßen unterhalb der Verteilerplatte angeschlossen ist, wodurch die Verteilerplatte die obere Begrenzung des Kondensatsammlers bildet.

Durch diese Ausbildung der Verteilerplatte und Anordnung im Kondensatsammelraum bezüglich der Anfänge des Konden­ satablaufs und der Abgasabfuhrleitung ist eine Korrektur der Widerstände für die einzelnen Rohrbündelbereiche des Wärmetauschers möglich, so daß die thermische Belastung über den gesamten Querschnitt des Wärmetauschers im Rohr­ bündel gleich wird. Die hieraus resultierende Folge ist ein höherer thermischer Wirkungsgrad des Wärmetauschers.

Die Verteilerplatte sorgt weiterhin für eine gute Durch­ mischung der Randströme und Kernströme des Abgases, wo­ durch die mittlere in der Abgasleitung meßbare Temperatur deutlich geringer werden kann.

Diese erfindungsgemäß angestrebte Wirkung der Verteiler­ platte wird zusätzlich begünstigt, wenn nach einem weite­ ren Erfindungsmerkmal die Ausnehmungen in dem dem Konden­ satablauf näheren und der Abgasleitung ferneren Bereich dichter und/oder größer ausgebildet sind als in dem dia­ metral gegenüberliegenden, der Abgasleitung (9) näheren Bereich.

Eine vorteilhafte Richtung der Ströme des Abgases ergibt sich ferner auch dadurch, daß sich die Ausnehmungen nur über einen ringförmigen, peripheren Bereich der Vertei­ lerplatte erstrecken.

Für die erfindungsgemäß angestrebte Erhöhung des Strö­ mungswiderstandes ist es ferner wichtig, daß der Gesamt­ querschnitt der Ausnehmungen der Verteilerplatte kleiner ist als der lichte Querschnitt der Rohre des Rohrbündels insgesamt. Der durch die Verteilerplatte erzeugte Strö­ mungswiderstand sollte zwischen 40 und 70% des Gesamt­ widerstandes betragen.

Für die Gestaltung der Ausnehmungen stehen verschiede­ nerlei Möglichkeiten offen. Sie können beispielsweise von kreisrunden Bohrungen gebildet sein, deren Dichte und/oder Durchmesser in dem dem Kondensatablauf näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung näheren Bereich; diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Verteilerplatte vergleichsweise leicht herstell­ bar ist.

Für die Strömungsverhältnisse mag sich eine Ausführungs­ form noch besser auswirken, derzufolge die Ausnehmungen von kreisbogenförmigen Schlitzen gebildet sind, deren Länge und/oder Breite in dem dem Kondensatablauf näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung näheren Bereich.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausneh­ mungen von sichelförmigen Schlitzen gebildet, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf näheren Bereich ste­ tig zunimmt und deren Spitze dem Bereich der Abgasleitung zugekehrt ist.

Zwecks Erleichterung der Wartung, insbesondere Reinigung des Gerätes kann eine solche Verteilerplatte mittels ei­ ner Verriegelung lösbar in einer Halterung des Gehäuses verankert sein. Beispielsweise ist eine solche Verriege­ lung als Drehverriegelung ausführbar und besteht aus ei­ nem an der Halterung angeordneten Fortsatz und einer an der Peripherie der Verteilerplatte zugeordneten profi­ lierten Ausnehmung, zum Beispiel einer Hinterschneidung.

Die Verteilerplatte kann schließlich zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und des Kondensatablaufes profi­ liert sein. Wenn sie beispielsweise gegen das Innere des Gehäuses gewölbt ausgebildet wird, treten die Abgase und das Kondensat durch die peripher angeordneten Ausneh­ mungen in den Kondensatsammler ein. Man kann aber die Verteilerplatte fakultativ auch nach außen und unten wöl­ ben, um das Kondensat in ihrem Zentrum zu sammeln und durch eine Abflußöffnung gesondert von den Abgasen in den Kondensatsammler abfließen zu lassen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert, in denen

Fig. 1 einen Wasserheizer in schematischem Aufriß dar­ stellt,

Fig. 2 bis 4 sind Draufsichten auf verschiedene Ausfüh­ rungsformen von Verteilerplatten im Schnitt II-II,

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Verriegelung einer solchen Verteilerplatte in ihrer Halterung,

Fig. 6 und 7 betreffen Ausführungsformen solcher Vertei­ lerplatten in Axialschnitten.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 den in einem Gehäuse 1 unter­ gebrachten Wasserheizer, der aus einem in eine Brenn­ kammer 2 gerichteten Sturzbrenner 3 und einem aus einem Rohrbündel 4 gebildeten Wärmetauscher besteht, dessen ge­ bündelte Rohre oben an die untere Wandung der Brennkammer 2 anschließen und die Abgase (von einem nicht darge­ stellten Gebläse unterstützt) der in einem Abstand von dem im Boden des Wärmetauschers mündenden Auslaß des Rohrbündels 4 angeordneten Verteilerplatte 5 zuführen.

Diese Verteilerplatte 5 ist lösbar in einer Halterung des Gehäuses 1 befestigt und weist Ausnehmungen 6 auf, die sich über einen ringförmigen peripheren Bereich erstrek­ ken, wobei der zentrale Bereich im wesentlichen ausneh­ mungsfrei bleibt, so daß die aus den Rohren des Rohrbün­ dels 4 austretenden Teilströme radial umgelenkt werden.

Durch diese Ausnehmungen 6 gelangen die Abgase und mit ihnen auch anfallendes Kondensat in den unterhalb der Verteilerplatte 5 befindlichen Kondensatsammler 7, an ab­ wärts unten nur der Kondensatablauf 8 und - im diametral gegenüberliegenden Bereich - aufwärts die Abgasleitung 9 anschließen.

Die Ausnehmungen der Verteilerplatte 5 können - wie Fig. 2 zeigt - aus kreisrunden Bohrungen gebildet sein, deren Dichte und/oder Durchmesser in dem dem Kondensatablauf 8 näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung 9 näheren Bereich. Die Ausnehmungen 6 können ferner gemäß Fig. 3 von kreisbogenförmigen Schlitzen gebildet sein, gegebenenfalls von sichelförmigen Schlitzen, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf 8 näheren Bereich stetig zunimmt und deren Spitze dem Bereich der Abgasleitung 9 zugekehrt ist.

Die Verteilerplatte 5 ist in ihrer Halterung verriegel­ bar, und zwar mittels einer Verriegelung 10, die als Drehverriegelung aus einem an der Halterung angeordneten Fortsatz 11 und aus einer in Fig. 5 ersichtlichen, zu­ geordneten Hinterschneidung 12 besteht.

Wie Fig. 6 veranschaulicht, kann die Verteilerplatte 5 gegen das Innere des Gehäuses 1, also aufwärts, gewölbt profiliert sein, wobei dann Abgase und Kondensat peripher in den Kondensatsammler 7 austreten.

Die Verteilerplatte 5 kann aber gemäß Fig. 7 auch nach außen, also abwärts, gewölbt profiliert werden und in ih­ rem Zentrum eine Abflußöffnung 13 für Kondensat aufwei­ sen.

Claims (12)

1. Wärmetauscher für einen Kondensations-Wasserhei­ zer mit einem in der Abgasführung eines Sturz­ brenners innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten Rohrbündel und einer dem Ausgang dieses an die Brennkammer anschließenden, von den Abgasen durchströmten Rohrbündels mit Ab­ stand zugeordneten Verteilerplatte, die die Be­ grenzung eines Kondensatsammlers bildet, an den eine Abgasleitung und ein Kondensatablauf an­ schließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ teilerplatte (5) von Ausnehmungen (6) für den Durchtritt des Abgases durchsetzt ist, die Ab­ gasleitung (9) aufwärts weist und der Kondensat­ ablauf abwärts führt und beide unterhalb der Verteilerplatte (5) angeschlossen sind, so daß die Verteilerplatte die oberseitige Begrenzung des Kondensatsammlers bildet.

2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmungen (6) der Vertei­ lerplatte (5) in dem dem Kondensatablauf (8) näheren und der Abgasleitung (9) ferneren Be­ reich dichter und/oder größer ausgebildet sind als in dem diametral gegenüberliegenden, der Abgasleitung (9) näheren Bereich (Fig. 2 bis 4).

3. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (6) nur über einen ringförmigen, peripheren Bereich der Verteilerplatte (5) erstrecken (Fig. 2 bis 4).

4. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquer­ schnitt der Ausnehmungen (6) kleiner ist als der lichte Gesamtquerschnitt der Rohre des Rohrbün­ dels (4).

5. Wasserheizer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch die Verteilerplatte (5) erzeugte Strömungswiderstand zwischen 40 und 70% des Gesamtwiderstandes beträgt.

6. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von kreisrunden Bohrungen gebildet sind, deren Dicht und/oder Durchmesser in dem dem Kondensat­ ablauf (8) näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung (9) näheren Bereich (Fig. 2).

7. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von kreisbogenförmigen Schlitzen gebildet sind, deren Länge und/oder Breite in dem dem Konden­ satablauf (8) näheren Bereich größer ist als in dem der Abgasleitung (9) näheren Bereich (Fig. 3).

8. Wasserheizer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmungen (6) von sichel­ förmigen Schlitzen gebildet sind, deren Breite gegen den dem Kondensatablauf (8) näheren Be­ reich stetig zunimmt und deren Spitze dem Be­ reich der Abgasleitung (9) zugekehrt ist (Fig. 4).

9. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (5) mittels einer Verriegelung (10) lösbar in einer Halterung des Gehäuses (1) verankert ist (Fig. 5).

10. Wasserheizer nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verriegelung (10) als Drehver­ riegelung aus einem an der Halterung angeordne­ ten Fortsatz (11) und einer an der Peripherie der Verteilerplatte (5) zugeordneten profilier­ ten Ausnehmung, zum Beispiel einer Hinterschnei­ dung (12) besteht (Fig. 5).

11. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (5) gegen das Innere des Gehäuses (1) aufwärts gewölbt profiliert ist (Fig. 6).

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer nach außen abwärts gewölbten Vertei­ lerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ teilerplatte (5) in ihrem Zentrum eine Abfluß­ öffnung (13) für das Kondensat aufweist (Fig. 7).