DE602004012245T2

DE602004012245T2 - Brennwertwärmetauscher

Info

Publication number: DE602004012245T2
Application number: DE602004012245T
Authority: DE
Inventors: Joseph Le Mer; Rocco Giannoni
Original assignee: Giannoni France
Current assignee: Giannoni France Morlaix Fr
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2024-04-24
Also published as: CA2535220C; CA2535222C; CN100445681C; KR100994322B1; EP1625332A1; KR20060012277A; CA2535222A1; EP1618341A1; US20060266306A1; CN1809716A; EP1625332B1; WO2004097311A8; KR101004239B1; DE602004012245D1; WO2004097310A1; US7617802B2; CN1809715A; WO2004097311A1; US20060219395A1; EP1618341B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensationswärmetauscher.
Vorteilhafterweise ist dieser Wärmetauscher – direkt oder indirekt – mit einem Brenner, insbesondere für Gas oder Heizöl, verbunden.
Dieser Wärmetauscher ist insbesondere dafür vorgesehen, einen Gasheizkessel für Anwendungen im Haus auszurüsten, der für den Kreislauf einer Zentralheizung und/oder zur Bereitstellung von Brauchwasser vorgesehen ist.
Der Wärmetauscher, der Gegenstand der Erfindung ist, ist genauer von dem Typ, der einen Mantel umfasst, der eine Hülle abgrenzt, in deren Innerem wenigstens ein Bündel aus einer oder mehreren Röhren mit abgeflachtem Querschnitt aufgenommen wird, von der Art, die im Dokument EP-B-0 678 186 beschrieben wird, auf das bei Bedarf Bezug genommen werden kann.
Im Dokument EP-B-0 678 186 wird ein Wärmetauscherelement beschrieben, das aus einer Röhre aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, in dem die Zirkulation eines Wärme übertragenden Fluids, beispielsweise aufzuwärmendes Wasser, vorgesehen ist.
Diese Röhre ist in einer Schraube aufgewickelt und sie besitzt einen abgeflachten und ovalen Querschnitt, dessen große Achse im Wesentlichen senkrecht zur Schraubenachse steht, wobei jede Windung der Röhre ebene Seiten hat, die von den Seiten der benachbarten Windung durch eine Lücke konstanter Breite beabstandet sind, wobei diese Breite wesentlich kleiner ist, als die Dicke des Querschnitts, und wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen außerdem durch Zwischenelemente eingestellt wird, die durch Höcker gebildet werden, die auf der Wand der Röhre ausgebildet sind.
Dieses Dokument beschreibt auch Wärmetauscher, die mehrere Elemente von der Art umfassen, wie sie oben stehend beschrieben wurde, und die in den verschiedenen dargestellten Ausführungsformen auf verschiedene Weisen angeordnet sind.
Ein so konzipiertes Wärmetauscherelement, ist dazu fähig, einen sehr effizienten Wärmeaustausch bereitzustellen, zwischen zum einen sehr heißen Gasen, die direkt durch einen Brenner erzeugt werden können, der in der Hülle montiert ist, oder die von einer äußeren Quelle stammen können, und die das Röhrenelement umströmen, und zum anderen dem aufzuwärmenden Fluid, wie etwa Wasser, das in dessen Innerem zirkuliert.
Tatsächlich kommt der Strom der heißen Gase bei seinem Durchgang durch die Lücken zwischen den Windungen in einer in etwa radialen Richtung mit einer relativ ausgedehnten Oberfläche der Wand des Wärmetauscherelements in Kontakt.
Die vorliegende Erfindung hat genauer zum Ziel, einen Kondensationswärmetauscher vom oben dargestellten allgemeinen Typ vorzuschlagen, dessen Wärmetauscherelemente Bündel aus flachen Röhren, so wie die aus dem oben genannten Dokument EP-B-0 678 186 bekannten, sind.
Der Mantel der Kondensationsvorrichtungen vom oben dargestellten Typ kann ebenso wie die eine oder mehreren Röhren aus Metall und insbesondere aus rostfreiem Stahl sein.
Vorteilhafterweise ist er jedoch aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, wie dies in den französischen Patentanmeldungen Nr. 02 12848 vom 16. Oktober 2002 und Nr. 03 00775 vom 24. Januar 2003 vorgesehen ist.
In diesem Fall umfasst der Wärmetauscher Mittel zur mechanischen Aufnahme des Bündels in seiner axialen Richtung, die dafür geeignet sind, die Druckkräfte aufzunehmen, die sich aus dem inneren Druck des Fluids ergeben, das dort zirkuliert und das versucht dessen Wände zu verformen, wobei es vermieden wird, dass diese Kräfte auf den Mantel übertragen werden.
Dadurch werden die beiden Aufgaben, die bisher dem Mantel zugefallen sind, voneinander getrennt, und zwar die Aufgabe als Hülle für die Zirkulation und das Abführen der warmen Gase sowie für das Sammeln und Abführen des Kondensats zu dienen und andererseits die mechanische Festigkeit des Röhrenbündels bereitzustellen.
Der Kondensationswärmetauscher gemäß der Erfindung umfasst zwei koaxiale Röhrenbündel, die aneinandergefügt sind und von denen das eine als primärer Wärmetauscher und das andere als sekundärer Wärmetauscher dient, wobei jedes dieser Bündel aus einer Röhre oder aus einem Satz von aneinander gefügten Röhren besteht, die eine schraubenförmige Aufwicklung bilden, bei der die Wand der einen oder mehreren Röhre(n) aus einem gut wärmeleitenden Material realisiert ist und einen abgeflachten und ovalen Querschnitt hat, dessen große Achse senkrecht oder in etwa senkrecht zu derjenigen der Schraube ist, wobei die Breite der Lücke, die zwei benachbarte Windungen trennt, konstant und deutlich kleiner ist als die Dicke des Querschnitts, wobei diese Bündel im Inneren eines Gas undurchlässigen Mantels fest angebracht sind.
Es sind Mittel vorgesehen, um wenigstens ein aufzuwärmendes Fluid, insbesondere kaltes Wasser, in der einen oder den mehreren Röhren, die die Bündel bilden, zirkulieren zu lassen, wobei der oben genannte Mantel eine Manschette zum Abführen der verbrannten Gase hat, und wobei der Wärmetauscher derart eingerichtet ist, dass warme Gase, die den Wärmetauscher versorgen und die beispielsweise von einem Brenner erzeugt werden, die Bündel radial oder fast radial durchlaufen, wobei sie durch die Lücken strömen, die die Windungen trennen, wobei außerdem zwischen diesen beiden Bündeln ein Ablenksystem eingefügt und so ausgeführt ist, dass die warmen Gase zuerst den primären Wärmetauscher durchströmen, wobei sie von innen nach außen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömen, und dann den sekundären Wärmetauscher durchströmen, wobei sie diesmal von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömen, wonach sie durch die Manschette nach außen abgeführt werden.
Bei den bis heute vorgeschlagenen Vorrichtungen, wie etwa diejenige, die insbesondere in 18 des bereits genannten Dokuments EP-B-0 678 186 dargestellt ist, besteht das Ablenksystem aus einer Scheibe aus einem hitzebeständigen Material (Keramik), die am freien Ende des Brenners montiert ist; diese Scheibe ist an ihrem Rand mit einer wärmeisolierenden Dichtung ausgestattet, die gegen das Innere des Bündels anliegt.
Die vorliegende Erfindung hat als Hauptziel, diesen Typ Wärmetauscher zu verbessern, und dies durch eine Anordnung, die es gestattet, den Wärmetauscher mit einem warmen Gas zu versorgen, das ein anderes ist, als das warme Hauptgas (das insbesondere von einem Brenner erzeugt wird); diese Anordnung ist dabei von einfacher Konzeption und sie setzt Mittel ein, die die Herstellungskosten des Wärmetauschers wenig belasten und die den Platzbedarf nicht wesentlich vergrößern.
Der Kondensationswärmetauscher, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, umfasst somit, wie dies weiter oben ausgeführt wurde, zwei koaxiale Röhrenbündel, von denen das eine als primärer Wärmetauscher und das andere als sekundärer Wärmetauscher dient, wobei jedes dieser Bündel aus einer Röhre oder aus einem Satz von aneinander gefügten Röhren besteht, die eine schraubenförmige Aufwicklung bilden, bei der die Wand der einen oder mehreren Röhre(n) aus einem gut wärmeleitenden Material realisiert ist und einen abgeflachten und ovalen Querschnitt hat, dessen große Achse senkrecht oder in etwa senkrecht zu derjenigen der Schraube ist, wobei die Breite der Lücke, die zwei benachbarte Windungen trennt, konstant und deutlich kleiner ist als die Dicke des Querschnitts, wobei diese Bündel im Inneren eines Gas undurchlässigen Mantels fest angebracht sind und wobei Mittel vorgesehen sind, um wenigstens ein aufzuwärmendes Fluid, wie etwa kaltes Wasser, in der einen oder den mehreren Röhren, die die Bündel bilden, zirkulieren zu lassen, wobei dieser Mantel eine Manschette zum Abführen von Gasen hat, wobei der Wärmetauscher derart eingerichtet ist, dass ein erstes warmes Gas – das Hauptgas genannt wird – dem Inneren des Mantels zugeführt wird und dort so geführt wird, dass es die Bündel radial oder fast radial durchläuft, wobei es durch die Lücken strömt, die die Windungen trennen, wobei außerdem zwischen diesen beiden Bündeln ein Ablenksystem eingefügt und so ausgeführt ist, dass dieses warme Hauptgas zuerst den primären Wärmetauscher durchströmt, wobei es von innen nach außen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, und dann den sekundären Wärmetauscher durchströmt, wobei es von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, wonach es durch die Manschette nach außen abgeführt wird.
Gemäß der Erfindung ist zum einen das Ablenksystem (7) aus zwei Platten (7a, 7b) zusammengesetzt, die Ablenkplatten genannt werden, die parallel und nebeneinander, in einem geringen Abstand voneinander, angeordnet sind und die beide aus einem wärmeisolierenden Material realisiert sind, und zum anderen umfasst der Wärmetauscher Mittel, um ein zweites warmes Gas – das zusätzliches Gas genannt wird – in das Innere des Mantels (1) zwischen die beiden wärmeisolierenden Ablenkplatten (7a, 7b) zuzuführen und um dieses so zu führen, dass es den sekundären Wärmetauscher direkt radial oder fast radial durchströmt, wobei es von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, und dies einzeln oder gleichzeitig mit dem warmen Hauptgas, das bereits die Windungen des Röhrenbündels, das als primärer Wärmetauscher dient, durchströmt hat, wonach es durch die Manschette nach außen abgeführt wird.
Diese Ablenkplatten, die vorteilhafterweise aus einem ebenfalls hitzebeständigen Material, beispielsweise auf Keramikbasis, realisiert sind, sind vorzugsweise auf der Schraubenachse zentriert, wobei sie parallel nebeneinander mit einem bestimmten Abstand angeordnet sind, derart, dass die eine von ihnen eine Seite des Röhrenbündels verschließt, das als primärer Wärmetauscher dient, wohingegen die andere die benachbarte (gegenüberliegende) Seite des Röhrenbündels verschießt, das als sekundärer Wärmetauscher dient, und durch die Wand des Mantels führt eine Leitung, die dafür eingerichtet ist, ein zusätzliches warmes Gas vom Äußeren des Wärmetauschers in das Innere des Mantels in den Raum zuzuführen, der zwischen den beiden Platten vorhanden ist, derart, dass dieses zusätzliche warme Gas von außen nach innen die Lücken durchströmen kann, die die Windungen des Röhrenbündels trennen, das als sekundärer Wärmetauscher dient, und dies entweder einzeln oder gleichzeitig mit dem warmen Hauptgas, das bereits die Windungen des Röhrenbündels durchströmt hat, das als primärer Wärmetauscher dient, wonach das oder die abgekühlten Gase durch die Manschette nach außerhalb der Hülle und des Wärmetauschers abgeführt werden.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst der Wärmetauscher einen Brenner für Gas oder Heizöl, der koaxial im Inneren des primären Wärmetauschers sitzt und der dafür eingerichtet ist, dort direkt das warme Hauptgase zu erzeugen.
Außerdem gilt gemäß einer bestimmten Anzahl vorteilhafter, jedoch nicht einschränkender Eigenschaften der Erfindung folgendes:

– die Ablenkplatten sind Scheiben, von denen jede am Ende eines Bündels so koaxial befestigt ist, dass sie deren Innenraum gasdicht verschließen;
– die Ablenkplatten sind durch Zwischenelemente miteinander verbunden, wie etwa Zugstangen, die es gestatten, deren gegenseitigen Abstand einzustellen;
– der Innenraum des als primärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels ist an einem Ende durch eine der Ablenkplatten verschlossen und an seinem anderen Ende durch eine Türe, die an der Frontseite des Wärmetauschers befestigt ist, wobei der Brenner durch diese Türe führt und mit dieser fest verbunden ist;
– der Innenraum des als sekundärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels ist an einem Ende durch eine der Ablenkplatten und an seinem anderen Ende durch die Rückwand des Mantels verschlossen;
– der Mantel ist aus Kunststoff realisiert, wohingegen die Leitung, die dafür eingerichtet ist, das zusätzliche warme Gas von außerhalb des Wärmetauschers in das Innere des Mantels, in den Raum zwischen den beiden Platten, zu führen, aus

Metall ist, und die Bodenwand des Mantels hat eine Öffnung für den Durchgang und den Halt der metallischen Leitung, die einen in das Innere des Mantels umgebogenen Rand hat, wobei diese Leitung an dem umgebogenen Rand mittels einer Randdichtung aus einem wärmeisolierenden Material, beispielsweise Keramik, befestigt ist;

– die Leitung hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, dessen lange Seiten sich parallel zu den Ebenen der Ablenkplatten erstrecken;
– das als primärer Wärmetauscher dienende Röhrenbündel hat eine axiale Länge (und damit verbunden eine Fähigkeit zum Wärmetausch), die wesentlich größer ist als diejenige des als sekundärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels;
– der Wärmetauscher ist dafür eingerichtet, das Zirkulieren und Aufheizen eines einzigen Fluids, insbesondere von Wasser, im Inneren der einen oder mehreren Röhren zu gestatten, die die Bündel bilden;
– der Wärmetauscher ist dafür eingerichtet, das Zirkulieren und Aufheizen von wenigstens zwei verschiedenen Fluids zu gestatten, die getrennt im Inneren der Röhren zirkulieren, die die Bündel bilden;
– der Wärmetauscher ist dafür eingerichtet, das Zirkulieren und Aufheizen von zwei verschiedenen Fluids zu gestatten, die getrennt zirkulieren, das eine in den einen oder mehreren Röhren, die das Bündel bilden, das als primärer Wärmetauscher dient, das andere in den einen oder mehreren Röhren, die das Bündel bilden, das als sekundärer Wärmetauscher dient.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung ersichtlich, die beispielhaft und nicht einschränkend mögliche Ausführungsformen darstellen, wobei in dieser Zeichnung:
1 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der Erfindung darstellt, die durch eine horizontale Mittelebene aufgeschnitten ist, die in 2 mit I-I bezeichnet ist;
2 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung aus 1 darstellt, die durch eine vertikale Mittelebene aufgeschnitten ist, die in 1 mit II-II bezeichnet ist;
die 3 bis 6 Ansichten sind, die den Gas/Luft-Wärmetauscher darstellen;
7 eine Seitenansicht („Endansicht") der Vorrichtung darstellt, die durch die gebrochene Ebene aufgeschnitten ist, die in 1 mit VII-VII bezeichnet ist;
8 eine Detailansicht (im Schnitt) darstellt, die die Art und Weise zeigt, wie die Zuführungsleitung für warmes Gas in der Bodenwand der Hülle montiert ist;
die 9, 10, 11 Ansichten zeigen, die denjenigen der 1, 2 bzw. 7 entsprechen, wobei sie eine zweite Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung darstellen.
Der in den 1, 2 und 7 dargestellte Wärmetauscher umfasst eine Schale oder eine Mantel 1, der eine Hülle abgrenzt, in deren Innerem ein doppeltes Röhrenbündel 2 fest montiert ist, wobei dieses aus zwei Bündeln koaxialer Röhren besteht, die aneinandergefügt angeordnet sind und von denen das eine (2a) als primärere Wärmetauscher und das andere (2b) als sekundärere Wärmetauscher dient.
Diese Hülle hat in etwa eine allgemein zylindrische Form mit horizontaler Achse X-X'.
In der dargestellten Ausführungsform besteht das Bündel 2a aus einer Gruppe von drei aneinander anschließende Röhren, die eine schraubenförmige Aufwicklung mit der Achse X-X' bilden.
Das andere Bündel 2b besteht aus einer einzelnen Röhre, die ebenfalls schraubenförmig aufgewickelt ist und die Achse X-X' hat.
Die drei Röhren, die das Bündel 2a bilden, und die Röhre, die das Bündel 2b bildet, sind identisch, mit derselben Länge und demselben Durchmesser. Das Bündel 2a hat somit eine axiale Abmessung, die dreimal größer ist, als diejenige des Bündels 2b.
Es handelt sich um Röhren mit abgeflachtem Querschnitt, dessen große Seiten senkrecht zur Achse X-X' sind.
Höcker (nicht dargestellt), die auf den großen Seiten der Röhren vorgesehen sind, dienen als Zwischenelemente, die es gestatten, zwischen jeder Windung eine Lücke mit einem im Wesentlichen konstanten bestimmten Wert festzulegen.
Diese Aufwicklung ist dafür vorgesehen, innen von wenigstens einem aufzuwärmenden Fluid durchströmt zu werden, bei dem es sich beispielsweise um Wasser handelt.
In der dargestellten Ausführungsform sind die vier schraubenförmigen, röhrenartigen Elemente paarweise parallel angeschlossen und die beiden Paare sind in Reihe geschaltet, wobei das aufzuwärmende Fluid ein einziges Fluid ist, das von links nach rechts strömt, wenn man die 1 und 2 betrachtet.
Seitliche Sammler 5-5', die am Mantel 1 befestigt sind, gestatten den Anschluss der Vorrichtung in herkömmlicher Weise an eine Zuführungsleitung des kalten Fluids, das aufgewärmt werden soll, den Transport dieses Fluids von einem Röhrenpaar zum nächsten und das Abführen des aufgewärmten Fluids.
Jedes Röhrenelement hat Endabschnitte, die gerade sind, das heißt mit einer geradlinigen Achse, und die einen sich progressiv verändernden Querschnitt haben, dessen Mündungsendabschnitt 22, 22' kreisförmig ist.
Im dargestellten Beispiel ist die Achse Y-Y', die den beiden sich in ein und derselben horizontalen Ebene erstreckenden Endabschnitten einer Röhrenaufwicklung gemeinsam ist, tangential zur Aufwicklung (siehe 7), wobei deren Mündungen zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind, wobei diese Anordnung derjenigen entspricht, die in 24 des bereits genannten europäischen Patents 0 678 186 dargestellt ist.
Die Eingangs- und Ausgangsmündungen der Röhrenelemente sind geeignet und auf abdichtende Weise in passende Öffnungen gequetscht, die im Mantel 1 vorgesehen sind, um in das Innere der Sammler 5, 5' zu münden.
Der Eingangs-Ausgangs-Sammler 5 umfasst zwei benachbarte Kammern, die durch eine innere Trennwand 510 getrennt sind und bei denen es sich um eine Eingangskammer 50 handelt, die mit einem Ansatzstück 500 ausgestatte ist, und um eine Ausgangskammer 52, die mit einem Ansatzstück 520 ausgestattet ist.
Die Ansatzstücke 500 und 520 sind dafür vorgesehen, an eine Zuführungsleitung für das aufzuwärmende Fluid bzw. an eine Abführungsleitung für das aufgewärmte Fluid angeschlossen zu werden.
Die Kammer 50 ist an die Eingangsendabschnitte 20b, 22a der beiden Bündelelemente 2b, 2a angeschlossen, in die das aufzuwärmende Fluid eintritt; die Kammer 52 ist an die Ausgangsendabschnitte 20a, 21a der beiden Bündelelemente 2a angeschlossen, durch die das aufgewärmte Fluid herausfließt.
Der entgegengesetzte Sammler 5' hat eine einzige Überleitungskammer 51, die zugleich an die Ausgangsendabschnitte 20'b, 22'a der beiden Bündelelemente 2b, 2a, in die das aufzuwärmende Fluid eintritt, und an die Eingangsendabschnitte 20'a, 21'a der beiden Bündelelemente 2a, durch die das aufgewärmte Fluid herausfließt, angeschlossen ist.
In 1 stellen Pfeile den Weg des Fluids, das in diesen Aufwicklungen fließt, symbolisch dar.
Der durch das Ansatzstück 500 eintretende Fluss E wird in zwei Flüsse Eb und Ea aufgeteilt, von denen jeder eine Aufwicklung durchströmt, die sich in der Kammer 51 wieder vereinigen und in die beiden anderen Aufwicklungen weitergeleitet werden – Pfeile Ta, Tb – um in die Kammer 52 zu münden – Pfeile Sa, Sb – und daraus durch das Ansatzstück 520 wieder auszutreten – Pfeil S.
Vorteilhafterweise ist der Mantel 1 aus Kunststoffmaterial. Er wird beispielsweise durch Rotationsformen oder Spritzguss hergestellt. Der Mantel ist beispielsweise aus zwei Halbschalen hergestellt, die miteinander warmverschweißt werden, nachdem die Röhrenbündel in das Innere von einer von ihnen montiert worden sind.
Der Mantel 1 ist auf einer seiner Seiten offen, im vorliegenden Fall auf der rechten Seite, wenn man die Ansicht in 1 betrachtet.
Bei der Benutzung der Vorrichtung kondensiert ein Teil des Wasserdampfs, der in den Verbrennungsgasen enthalten ist, beim Kontakt mit den Wänden der Röhren.
Das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Bodenwand der Hülle; in bekannter Weise ist dieser Boden geneigt, was das Abführen des Kondensats zu einer Austrittsöffnung (Spundloch) 130 gestattet.
Die hintere Wand (in den 1 und 2 auf der linken Seite) des Mantels ist doppelt ausgeführt; sie wird gebildet aus einer vertikalen Hauptwand, die das Bezugszeichen 12 trägt, und einem Außenwandabschnitt 11, der parallel zur Wand 12 ist und der die Rückwand, oder Wanne, bildet, in der ein Gas/Luft-Wärmetauscher 9 aufgenommen ist.
Die obere Wand 15 des Mantels ist auf der Rückseite mit der Hauptwand 12 verbunden.
Über dieser liegt eine Trennwand 16, die mit der Außenwand 11 verbunden ist.
Die Wände 15 und 16 definieren einen Kanal 150, der die doppelte Rückwand 11–12 mit einer Manschette zum Abführen 122 der abgekühlten Gase verbindet.
Selbstverständlich ist die Öffnung 130 an eine Abführleitung für das Kondensat angeschlossen, wohingegen die Manschette 122 an eine Abführleitung für die Abgase angeschlossen ist, beispielsweise an einen Kaminschacht. Diese Leitungen sind in den Figuren nicht dargestellt.
Die rechte (offene) Seite des Mantels wird durch ein Frontelement 3 verschlossen. Dieses ist an seinem ganzen Rand durch eine Randleiste 30 befestigt, die auf gasdichte Weise auf einen Randwulst 14 gequetscht ist, der den Eingang des Mantels umrandet.
Vorteilhafterweise kann in diesem Bereich eine Dichtung (nicht dargestellt), beispielsweise aus Silikon, vorgesehen werden.
Die Frontplatte 3, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl ist, wird normalerweise durch eine abnehmbare Türe 4 verschlossen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Türe 4 zweiteilig; sie ist aus einer äußeren Platte 40 aus Metall oder aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial und einer – dickeren – inneren Platte 41 aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf Keramikbasis zusammengesetzt. Eine ringförmige Lippendichtung 42, die in einer geeigneten Rille sitzt, die in der Platte 40 ausgebildet ist, gestattet es, letztere auf rauchdichte Weise gegen die Außenseite der Front 3 zu drücken.
Jede der Platten 40, 41 hat im mittleren Teil eine kreisförmige Öffnung, durch die ein Brenner 6, beispielsweise ein Gasbrenner, hindurchgeht, der mit der Türe 4 durch nicht dargestellte Mittel fest verbunden ist.
Geeignete Mittel, die am Brenner 6 angebracht sind, gestatten es, der Vorrichtung über eine Leitung 60 eine brennbare Mischung aus Gas und Luft, wie insbesondere Propan und Luft, zuzuführen.
Diese Mittel können ein nicht dargestelltes Gebläse umfassen, das dafür geeignet ist, das Gasgemisch in den Brenner zu blasen.
Der Brenner 6 ist eine zylindrische Röhre mit verschlossenem Ende, dessen Wand von vielen kleinen Löchern durchbrochen ist, die den Durchgang der brennbaren Mischung radial vom Inneren zum Äußeren der Röhre gestatten.
Die Außenfläche dieser Wand bildet die Verbrennungsfläche. Ein Zündsystem, nicht dargestellt, von bekanntem Typ, das beispielsweise eine Funken erzeugende Elektrode umfasst, ist selbstverständlich dem Brenner zugeordnet.
Dieser letztere befindet sich koaxial in der Mitte der Aufwicklung 2, er erstreckt sich jedoch nicht über deren ganze Länge. Er befindet sich nur innerhalb des Bündels 2a.
Diese Vorrichtung ist mit einem Ablenksystem 7 ausgestattet, das zwischen den beiden Bündeln 2a–2b sitzt.
Dieses Ablenksystem 7 ist aus einem Paar Ablenkplatten zusammengesetzt, die durch identische Scheiben 7a, 7b aus einem hitzebeständigen und Wärme isolierenden Material, beispielsweise auf Keramikbasis, gebildet werden; jede von ihnen wird von einem diskusförmigen Gestell in Form einer dünnen Platte 70a bzw. 70b aus rostfreiem Stahl und mit größerem Durchmesser getragen.
Das Bündel 2a ist axial zwischen der Türe 4 und der Scheibe 7a eingeschlossen, wobei die Trägerplatte 70a von letzterer mit seiner letzten Windung (Innenseite, links) fest verbunden ist.
Auf entsprechende Weise ist das Bündel 2b axial zwischen der Rückwand 12 und der Scheibe 7b eingeschlossen, wobei die Trägerplatte 70b von letzterer mit seiner letzten Windung (auf der zum Mantelinneren gerichteten Seite, rechts) fest verbunden ist.
In Längsrichtung verlaufende Stangen 700, die Zwischenelemente bilden und von denen beispielsweise vier Stück in 90 Grad Winkelabständen gleichmäßig verteilt sind (siehe 7), stellen das korrekte Fixieren der beiden diskusförmigen Platten 7a, 7b in einem gegebenen Abstand voneinander sicher.
Unter der Annahme, dass der Mantel aus einem Kunststoffmaterial besteht, sind Mittel zur mechanischen Halterung jedes Bündels vorgesehen, von der Art, wie sie in der zuvor genannten französischen Patentanmeldung Nr. 02 12848 beschrieben sind, um zu verhindern, dass axiale Ausdehnungskräfte auf die Wand des Mantels übertragen werden.
Außerdem sind diese Bündel vorzugsweise von einer Einfassung umgeben, die eine thermische Abschirmung bildet, um zu verhindern, dass der Mantel den heißen Gasen direkt ausgesetzt ist, wobei dies entsprechend einer Anordnung ist, die in der ebenfalls zuvor genannten französischen Patentanmeldung Nr. 03 00775 beschrieben ist.
Weder die Mittel zur mechanischen Halterung noch die Einfassung sind hier dargestellt, um die Zeichnung und die vorliegende Beschreibung nicht unnötig zu überladen.
Die Bodenwand 13 des Mantels hat eine Öffnung, durch die auf gasdichte Weise eine Leitung 8 in Form eines röhrenförmigen Stutzens mit vertikaler Achse Z-Z' hindurch geht.
Es handelt sich vorzugsweise um eine metallische Leitung mit rechteckigem Querschnitt und abgerundeten (nicht scharfkantigen) Ecken, deren unterer Abschnitt, der aus dem Mantel hervorsteht, dafür eingerichtet ist, an einen Anschlussstutzen (nicht dargestellt) zur Zuführung eines warmen Gases angeschlossen zu werden.
Sein oberer Abschnitt mündet in das Mantelinnere, in den Raum Ω, der sich zwischen den beiden Scheiben 7a, 7b befindet.
Der Anschlussstutzen zur Zuführung eines warmen Gases ist vorteilhafterweise mit einer Verschlussklappe ausgestattet, die den Durchgang des warmen Gases wahlweise gestattet oder unterbindet.
Die großen Seiten der Leitung 8 sind parallel zu den Ebenen dieser Scheiben angeordnet und damit senkrecht zur Achse X-X'. Ihre Dicke, das heißt die Abmessung ihrer kurzen Seiten, ist gerade ein wenig kleiner als der Abstand der Scheiben voneinander.
Wie dies in der Detailansicht in 8 dargestellt ist, hat die Öffnung der Wand, die die Leitung 8 aufnimmt, einen umgebogenen Umfangsrand 131 in Form eines Stutzens mit einer vertikalen Achse Z-Z', der nach oben gerichtet ist, das heißt in das Innere des Mantels 1. Die Leitung 8 wird in diesem Stutzen mittels einer Dichtung 80, beispielsweise aus Keramik, gehalten, die den umgebogenen Rand 131 überzieht. Ein ausgebauchter Ring 81, der auf den Rand der Leitung 8 geschweißt und auf die Dichtung geklemmt ist, stellt die Befestigung der Einheit bereit.
Diese Montage isoliert die metallische Leitung 8, in der das Strömen eines Gases mit hoher Temperatur vorgesehen ist, thermisch von der Mantelwand aus Kunststoff.
Außerdem vermeidet das Vorhandensein des umgebogenen Rands 131, dessen oberes Ende sich über dem Pegel des Kondensats befindet, das sich am Mantelboden absetzen kann, jedes Risiko eines Durchsickerns des Kondensats in diesem Bereich.
Es wird jetzt mit Bezug auf die 3 bis 6 der Aufbau des rückgewinnenden Gas/Luft-Wärmetauschers beschrieben, der an der Rückseite der Vorrichtung angebracht ist.
Wie bereits gesagt wurde, ist die Rückwand 12 des Mantels 1 vertikal und sie hat eine doppelte Wand 11–12; diese grenzt eine im Wesentlichen flache, vertikale Kammer ab, die an ihrem obern und unteren Ende offen ist, und der rückgewinnende Gas/Luft-Wärmetauscher 9 ist in diese Kammer eingesetzt.
Der Wärmtauscher ist ausgehend von einer Blechplatte aus rostfreiem Stahl hergestellt, die in Form eines „Akkordeon-Faltenbalgs" aufgefaltet ist (siehe 3, 4 und 6). Es handelt sich dabei um ein sehr dünnes Blech, das beispielsweise eine Dicke von etwa 0,3 mm hat.
Die Seiten, die den Falten dieses Faltenbalgs entsprechen, bilden ebene vertikale und parallele Bänder, die senkrecht zu den Wänden 11 und 12 sind.
Sie sind an ihren oberen 91 und unteren 92 Enden paarweise zusammengeklemmt und verschweißt. Jedes Paar verschweißter Bänder bildet eine flache Röhre 90, die nach vorne offen ist (nach rechts in den 4 und 5) und die an ihrem oberen und unteren Ende geschlossen ist.
Der Raum 900, der zwischen zwei Paaren von verschweißten Bändern eingeschlossen ist, ist dagegen sowohl nach hinten (nach links in den 4 und 5), wie auch an seinem oberen und unteren Ende offen.
Im dargestellten Beispiel umfasst der Wärmetauscher 9 eine Reihe von dreizehn flachen Röhren 90, die mit einer Reihe von zwölf Zwischenräumen 900 abwechseln. Letztere haben dieselbe Breite wie die Röhren 90.
Dieser Faltenbalgaufbau hat eine Konfiguration in der allgemeinen Form eines rechteckigen flachen Gehäuses, das von oben nach unten in die von den beiden Wänden 11 und 12 abgegrenzte Kammer, deren Querschnitt komplementär zu demjenigen des Gehäuses ist, eingesetzt werden kann.
Diese Kammer ist an ihrem oberen und unteren Ende offen. Die innere Wand 12 hat ein Paar Fenster (rechteckige Öffnungen), und zwar ein unteres 120 und ein oberes 121; das Letztere befindet sich oberhalb des oberen Wandabschnitts 15, der den Ausgang des Kanals 150 zum Abführen der Gase bildet.
Diese Öffnungen liegen gegenüber des unteren und oberen Abschnitts des Wärmetauscheraufbaus 9, wenn dieser in die Rückwand 11–12 eingesetzt ist. Sie erstrecken sich über die gesamte Breite des Aufbaus.
Somit ist jede Röhre 90 an ihrem oberen und unteren Ende durch die zusammengeklemmten und verschweißten Zonen 91, 92 und auf der Rückseite durch eine Falte des Faltenbalgs verschlossen und sie ist auf der Vorderseite über den größten Teil ihrer Höhe durch die Wand 12 abgedichtet.
In ihrem unteren bzw. oberen Abschnitt mündet sie jedoch über die Fenster 120 in das Innere der Vorrichtung und über das Fenster 121 in den Kanal 150, der zur Manschette 122 führt.
Jeder der zwischen diesen Röhren angeordneten Zwischenräume 900 ist an seinem oberen und unteren Ende offen, nach vorne durch eine Falte des Faltenbalgs verschlossen und nach hinten durch die Wand 11 abgedichtet. Er bildet somit eine Art Kamin, der nur nach oben und nach unten mündet.
Geeignete, nicht dargestellte Mittel stellen die Befestigung und die gute Abdichtung des Wärmetauscheraufbaus 9 in seiner Aufnahme zwischen den beiden Wänden 11 und 12 bereit.
Insbesondere mit Bezug auf die 1 und 2 wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben.
Zu Anfang gehen wir davon aus, dass der Stutzen zur Zuführung eines warmen Gases in der Leitung 8 geschlossen ist.
Das aufzuwärmende Fluid, beispielsweise kaltes Wasser, wurde in Umlauf gebracht; eine brennbare Gasmischung, die durch den Pfeil I symbolisch dargestellt ist, wird über die Leitung 60 dem Brenner 6 zugeführt.
Sobald der Brenner 6 gezündet wird, durchströmen die von diesem erzeugten warmen Gase zuerst den ersten Abschnitt 2a des Bündels 2 (der sich rechts von der Ablenkplatte 7a befindet), wobei sie radial durch die Lücken der Röhren von innen nach außen strömen (Pfeile i); sie können durch das Vorhandensein der Ablenkscheibe 7a nicht axial entweichen.
Durch das Vorhandensein des oberen Abschnitts der Mantelwand können sie auch nicht direkt durch die Manschette 122 entweichen.
Sie werden nach links geführt (Pfeil i₁) und dazu gezwungen, den hinteren Abschnitt 2b des Wärmetauschers, jenseits der anderen Ablenkplatte 7b, zu durchströmen, diesmal von außen nach innen (Pfeil i₂), wobei sie eine Vorerwärmung des Wassers bewirken, das in dem Röhrenbündel zirkuliert.
Ihr einziger Ausgang ist somit das Fenster 120, das sie durchströmen (Pfeile k₁).
In dieser Phase ist ihre Temperatur durch die Wärmeübertragung, die zwischen den warmen Gasen und dem durch die Bündel 2a und 2b fließenden Fluid stattgefunden hat, erheblich erniedrigt.
Durch das Vorhandensein des rückgewinnenden Gas/Luft-Wärmetauschers 9 kann diese Temperatur jedoch noch weiter erniedrigt werden.
Die Gase, die durch das Fenster 120 strömen, werden durch die Röhren 90 geführt, die sie von unten nach oben durchströmen, um aus ihnen durch das obere Fenster 121 auszutreten (Pfeile k₂) und schließlich über den Kanal 150 und die Ausgangsmanschette 122 abgeführt zu werden (Pfeil K).
Eine geeignete Vorrichtung (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Gebläse, gestattet es, im oberen Teil 901 des Wärmetauschers 9 Frischluft zuzuführen und sie dazu zu bringen, in die Röhrenzwischenräume 900 einzudringen (Pfeile A) und sie von oben nach unten zu durchströmen. Dadurch findet ein Wärmeaustausch mit den noch warmen Gasen statt, die in den benachbarten Röhren 90 aufsteigen.
Diese aufgewärmte Luft tritt am unteren Ende 902 aus den Röhrenzwischenräumen 900 aus (Pfeile B).
Vorteilhafterweise wird sie durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) aufgefangen und derart weitergeleitet, dass sie nach dem Mischen mit dem Kraftstoffgas den Brenner versorgt; der Gesamtwirkungsgrad der Vorrichtung wird hierdurch erheblich gesteigert und die Verbrennung ist besser.
Die damit verbundene, durch den Gas/Luft-Wärmetauscher realisierte Abkühlung gestattet es außerdem, die sichtbare Belästigung zu verringern, die mit dem Ausstoß der verbrannten Gase aus der Manschette, aus dem Gebäude hinaus, verbunden ist. Die weißen Rauchfahnen, die sich aus einem zu großen Temperaturunterschied zwischen diesen Gasen und der Außenluft ergeben, werden erheblich verringert oder sogar beseitigt.
Gemäß einer wichtigen Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Wärmetauscher nicht nur durch das vom Brenner kommende warme Gas zu versorgen, sondern auch durch ein anderes warmes Gas, das als zusätzlich bezeichnet wird und das in diesem Fall in das Mantelinnere über die Leitung 8 gebracht wird, deren Klappe selbstverständlich zuvor geöffnet wurde.
Diese zusätzliche Versorgung kann optional und je nach den Umständen zusammen mit der vom Brenner kommenden Hauptversorgung oder unabhängig (mit ausgeschaltetem Brenner) geschehen.
Im ersten Fall trägt das zusätzliche Gas zur Erwärmung des Fluids, das die Röhrenbündel 2 durchströmt, und der Luft, die durch den Wärmetauscher 9 strömt, bei.
Im zweiten Fall stellt es diese doppelte Erwärmung alleine bereit. Das der Vorrichtung zugeführte zusätzliche warme Gas (Pfeil J) gelangt in den Raum Ω und entweicht radial aus diesem Raum zwischen den Scheiben 7a, 7b (Pfeile j).
Anschließend wird es in den hinteren Bereich der Hülle des Wärmetauschers geleitet (Pfeil j₁) und dazu gezwungen, radial von außen nach innen in den sekundären Wärmetauscher einzudringen (Pfeil j₂), wodurch es die Erwärmung des Fluids bereitstellt, das in der Aufwicklung 2b strömt oder diesem eine zusätzliche Erwärmung zukommen lässt.
Schließlich strömt es durch den Gas/Luft-Wärmetauscher und tritt durch die Manschette 122 aus der Vorrichtung wieder aus.
In der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in den 9 bis 11 dargestellt ist, findet sich eine Konfiguration wieder, die im Ganzen derjenigen entspricht, die gerade beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass die Vorrichtung keinen Gas/Luft-Wärmetauscher hat.
Die Elemente, die identisch oder ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und für sie wird nicht erneut eine Beschreibung ihrer Beschaffenheit und Funktion gegeben.
Dieser Wärmetauscher unterscheidet sich vom vorhergehenden im Wesentlichen durch den Umstand, dass er dazu fähig ist, das Erwärmen zweier unterschiedlicher Fluids bereitzustellen, von denen das eine im Bündel 2a, das als primärer Wärmetauscher dient, und das andere im Bündel 2b, das als sekundärer Wärmetauscher dient, zirkuliert.
Das Bündel 2a ist aus drei nebeneinander liegenden Elementen zusammengesetzt, die in Reihe angeordnet sind.
Das erste Fluid tritt auf einer Seite durch einen Eingangssammler 5a ein (Pfeil E₁) und tritt auf der anderen Seite durch einen Ausgangssammler 5'a wieder aus (Pfeil E₂).
Der Sammler 5a ist in zwei Kammern 50a und 52a unterteilt. Der Sammler 5'a ist in zwei Kammern 51'a und 53'a unterteilt. Das Fluid tritt durch ein Ansatzstück 500a in die Kammer 50a ein und strömt in das erste Element des Bündels 2a über dessen Endabschnitt 20a; es verlässt dieses über den entgegengesetzten Endabschnitt 20'a und gelangt in die Kammer 51'a.
Der Weg setzt sich in entsprechender Weise in den beiden folgenden Elementen fort und das Fluid tritt erwärmt über das Ansatzstück 530'a wieder aus dem Bündel 2a aus.
Das zweite Fluid tritt in das Element, das das sekundäre Bündel 2b bildet, über einen Eingangssammler mit einer einzigen Kammer 5a ein, und tritt aus ihm über einen Ausgangssammler mit ebenfalls einer einzigen Kammer 5'b erwärmt wieder aus.
Durch diesen Aufbau erhält das erste Fluid die Wärme der vom Brenner kommenden warmen Gase, die das Bündel 2a von innen nach außen durchströmen.
Das zweite Fluid erhält die Wärme der vom Brenner kommenden warmen Gase, die bereits das Bündel 2a von innen nach außen durchströmt haben, wenn sie das Bündel 2b, diesmal von außen nach innen, durchströmen und/oder die Wärme des von der Leitung 8 kommenden zusätzlichen warmen Gases.
Es versteht sich, dass diese zweite Ausführungsform des Wärmetauschers, wie die erste, mit einem rückgewinnenden Gas/Luft-Wärmetauscher ausgestattet werden kann.
Das warme Hauptgas wird nicht notwendigerweise von einem Brenner erzeugt, der im primären Bündel aufgenommen ist. Es kann, wie das zusätzliche warme Gas, von einer äußeren Quelle kommen und in das Innere des primären Bündels mittels eine Leitung geführt werden, die an der Türe 4 axial angeschlossen wird.
Als mögliche Anwendung des Wärmetauschers, der Gegenstand der Erfindung ist, können Heizkessel mit einer doppelten Energieerzeugung angeführt werden, und zwar Elektrizität und Wärme. Die Wärme ist beispielsweise für die Heizung von Räumen und zur Erwärmung von Brauchwasser vorgesehen.
Es ist diese Wärme, die vom warmen Hauptgas transportiert wird. Die Elektrizität wird im Allgemeinen von einem Wechselstromgenerator erzeugt, der von einer kleinen Wärmekraftmaschine angetrieben wird. Dieser Motor kann vom Kolben- oder Turbinentyp oder vom „STIRLING"-Typ mit externer Verbrennung sein.
Die aus dem Auslass dieser Motoren kommenden warmen Gase haben eine hohe Temperatur, die beispielsweise zwischen 400 und 650°C liegt.
Sie enthalten somit eine erhebliche Energie, für die es interessant ist, sie zurück zu gewinnen, um den Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern.
Es sind diese Gase, die als „zusätzliches Gas" dienen, das die Vorrichtung über die Leitung 8 versorgt.
Bei der Lösung mit zwei getrennten Fluids, die Gegenstand der zweiten Ausführungsform ist, ist das erste Fluid beispielsweise dafür vorgesehen, den Kreislauf einer Zentralheizung zu versorgen, und das zweite, das Brauchwasser aufzuwärmen.
Weitere Anwendungen, beispielsweise im Bereich der Brennstoffzellen, benötigen den Einsatz von verschiedenen Arten von Fluids, wohingegen die Energieabgabe gleichzeitig geschieht. Die Erfindung eignet sich gut für solche Anwendungen.
Es versteht sich, dass es ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen möglich ist, Bündel vorzusehen, die derart konzipiert und angeschlossen sind, dass sie es gestatten, mehr als zwei Flüssigkeiten aufzuwärmen.
Die Abmessungen der Vorrichtung, die insbesondere durch den Querschnitt, den Durchmesser und die Länge der Röhrenbündel bestimmt werden, sowie gegebenenfalls durch den eingesetzten Brennertyp, werden selbstverständlich an die gewünschte Leistung und die Einsatzbedingungen angepasst.
Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise mit einem Temperatursensor ausgestattet, der das Zuführen warmer Gase stoppt, wenn der Sensor eine vorbestimmte übermäßig hohe Temperatur detektiert.
Damit ein solcher Wärmetauscher korrekt arbeiten kann, ist es wesentlich, dass der Raum Ω, in dem das zusätzliche warme Gas ankommt, sowohl zum Raum innerhalb des primären Bündels 2a wie auch zum Raum innerhalb des sekundären Bündels 2b sehr gut wärmeisoliert ist, da die Temperaturbereiche, die dort vorliegen, sehr verschieden sind; dieses Ergebnis wird durch die Tatsache erreicht, dass jede der Ablenkplatten 7a und 7b aus einem Material besteht, das wärmeisolierend und vorzugsweise hitzebeständig ist.

Claims

Kondensationswärmetauscher, der zwei koaxiale Röhrenbündel (2a, 2b) umfaßt, von denen das eine als primärer Wärmetauscher und das andere als sekundärer Wärmetauscher dient, wobei jedes dieser Bündel aus einer Röhre oder aus einem Satz von aneinandergefügten Röhren besteht, die eine schraubenförmige Aufwicklung bilden, bei der die Wand der einen oder mehreren Röhren) aus einem gut wärmeleitenden Material realisiert ist und einen abgeflachten und ovalen Querschnitt hat, dessen große Achse senkrecht oder in etwa senkrecht zu derjenigen (X-X') der Schraube ist, wobei die Breite der Lücke, die zwei benachbarte Windungen trennt, konstant und deutlich kleiner ist als die Dicke des Querschnitts, wobei diese Bündel (2a, 2b) im Inneren eines gasundurchlässigen Mantels (1) fest angebracht sind und wobei Mittel vorgesehen sind, um wenigstens ein aufzuwärmendes Fluid, wie etwa kaltes Wasser, in der einen oder den mehreren Röhren, die die Bündel (2a, 2b) bilden, zirkulieren zu lassen, wobei dieser Mantel (1) eine Manschette (122) zum Abführen von Gasen hat, wobei der Wärmetauscher derart eingerichtet ist, daß ein erstes warmes Gas – das Hauptgas genannt wird – dem Inneren des Mantels (1) zugeführt wird und dort so geführt wird, daß es die Bündel radial oder fast radial durchläuft, wobei es durch die Lücken strömt, die die Windungen trennen, wobei außerdem zwischen diesen beiden Bündeln ein Ablenksystem (7) eingefügt und so ausgeführt ist, daß dieses warme Hauptgas zuerst den primären Wärmetauscher (2a) durchströmt, wobei es von innen nach außen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, und dann den sekundären Wärmetauscher (2b) durchströmt, wobei es von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, wonach es durch die Manschette (122) nach außen abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen das Ablenksystem (7) aus zwei Platten (7a, 7b) zusammengesetzt ist, die Ablenkplatten genannt werden und die aus einem wärmeisolierenden Material realisiert sind, und daß er zum anderen Mittel umfaßt, um ein zweites warmes Gas- das zusätzliches Gas genannt wird – in das Innere des Mantels (1) zwischen die beiden wärmeisolierenden Ablenkplatten (7a, 7b) zuzuführen und um dieses so zu führen, daß es den sekundären Wärmetauscher (2b) direkt radial oder fast radial durchströmt, wobei es von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömt, und dies einzeln oder gleichzeitig mit dem warmen Hauptgas, das bereits die Windungen des Röhrenbündels (2a), das als primärer Wärmetauscher dient, durchströmt hat, wonach es durch die Manschette (122) nach außen abgeführt wird.
Kondensationswärmetauscher, der mit einem Brenner für Gas oder Heizöl (6) verbunden ist und der zwei aneinandergefügte koaxiale Röhrenbündel (2a, 2b) umfaßt, von denen das eine als primärer Wärmetauscher und das andere als sekundärer Wärmetauscher dient, wobei jedes dieser Bündel aus einer Röhre oder aus einem Satz von aneinandergefügten Röhren besteht, die eine schraubenförmige Aufwicklung bilden, bei der die Wand der einen oder mehreren Röhre(n) aus einem gut wärmeleitenden Material realisiert ist und einen abgeflachten und ovalen Querschnitt hat, dessen große Achse senkrecht oder in etwa senkrecht zu derjenigen (X-X') der Schraube ist, wobei die Breite der Lücke, die zwei benachbarte Windungen trennt, konstant und deutlich kleiner als die Dicke des Querschnitts ist, wobei diese Bündel (2a, 2b) im Inneren eines gasundurchlässigen Mantels (1) fest angebracht sind und wobei Mittel vorgesehen sind, um wenigstens ein aufzuwärmendes Fluid, insbesondere kaltes Wasser, in der einen oder den mehreren Röhren, die die Bündel (2a, 2b) bilden, zirkulieren zu lassen, wobei dieser Mantel (1) eine Manschette (122) zum Abführen der Verbrennungsgase hat, wobei der Wärmetauscher derart eingerichtet ist, daß die vom Brenner (6) erzeugten warmen Gase die Bündel radial oder fast radial durchlaufen, wobei sie durch die Lücken, die die Windungen trennen, strömen, wobei außerdem zwischen diesen beiden Bündeln ein Ablenksystem (7) eingefügt und so ausgeführt ist, daß die vom Brenner erzeugten warmen Gase zuerst den primären Wärmetauscher (2a) durchströmen, wobei sie von innen nach außen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömen, und dann den sekundären Wärmetauscher (2b) durchströmen, wobei sie von außen nach innen durch die Lücken, die dessen Windungen trennen, strömen, wonach sie durch die Manschette (122) nach außen abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen das Ablenksystem (7) aus zwei Platten (7a, 7b) zusammengesetzt ist, die Ablenkplatten genannt werden und die aus einem wärmeisolierenden und hitzebeständigen Material realisiert sind, beispielsweise auf Keramikbasis, die auf der Schraubenachse (X-X') zentriert und parallel nebeneinander mit einem bestimmten Abstand angeordnet sind, und von denen die eine (7a) eine Seite des Röhrenbündels (2a) verschließt, das als primärer Wärmetauscher dient, wohingegen das andere die benachbarte Seite des Röhrenbündels (2b) verschießt, das als sekundärer Wärmetauscher dient, und daß zum anderen durch die Wand des Mantels (1) eine Leitung (8) führt, die dafür eingerichtet ist, ein zusätzliches warmes Gas vom Äußeren in das Innere des Mantels (1) in den Raum (Ω) zuzuführen, der zwischen den beiden Platten (7a, 7b) vorhanden ist, derart, daß dieses warme Gas von außen nach innen die Lücken durchströmen kann, die die Windungen des Röhrenbündels (2b) trennen, das als sekundärer Wärmetauscher dient, und dies entweder einzeln oder gleichzeitig mit den vom Brenner erzeugten warmen Gasen, die bereits die Windungen des Röhrenbündels (2a) durchströmt haben, das als primärer Wärmetauscher dient, wonach sie durch die Manschette (122) nach Außen abgeführt werden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten (7a, 7b) Scheiben sind, von denen jede am Ende eines Bündels (2a bzw. 2b) so koaxial befestigt ist, daß sie deren Innenraum gasdicht verschließen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten (7a, 7b) durch Zwischenelemente (700) miteinander verbunden sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des als primärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels (2a) an einem Ende durch eine (7a) der Ablenkplatten verschlossen ist und an seinem anderen Ende durch eine Türe (4), die an der Frontseite des Wärmetauschers befestigt ist, wobei der Brenner (6) durch diese Türe führt und mit dieser fest verbunden ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des als sekundärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels (2b) an einem Ende durch eine (7b) der Ablenkplatten und an seinem anderen Ende durch die Rückwand (12) des Mantels (1) verschlossen ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dessen Mantel aus Kunststoff realisiert ist, wohingegen die Leitung (8), die dafür eingerichtet ist, ein warmes Gas von außerhalb des Wärmetauschers in das Innere des Mantels (1), in den Raum zwischen den beiden Platten (7a, 7b), zu führen, aus Metall ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (13) des Mantels (1) eine Öffnung für den Durchgang und den Halt der metallischen Leitung (8) hat, und daß diese Öffnung einen in das Innere des Mantels (1) umgebogenen Rand (131) hat, wobei diese Leitung (8) an dem umgebogenen Rand (131) mittels einer Randdichtung (80) aus einem wärmeisolierenden Material, beispielsweise Keramik, befestigt ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (8) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, dessen lange Seiten sich parallel zu den Ebenen der Ablenkplatten (7a, 7b) erstrecken.
Kondensationswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als primärer Wärmetauscher dienende Röhrenbündel (2a) eine axiale Länge hat, die wesentlich größer ist als diejenige des als sekundärer Wärmetauscher dienenden Röhrenbündels (2b).
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er dafür eingerichtet ist, das Zirkulieren und Aufheizen eines einzigen Fluids, insbesondere von Wasser, im Inneren der einen oder mehreren Röhren zu gestatten, die die Bündel (2a, 2b) bilden.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er dafür eingerichtet ist, das Zirkulieren und Aufheizen von wenigstens zwei verschiedenen Fluids zu gestatten, die getrennt im Inneren der Röhren zirkulieren, die die Bündel (2a, 2b) bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er dafür eingerichtet ist, das Zirkulieren und Aufheizen von zwei verschiedenen Fluids zu gestatten, die getrennt zirkulieren, das eine in den einen oder mehreren Röhren, die das Bündel (2a) bilden, das als primärer Wärmetauscher dient, das andere in den einen oder mehreren Röhren, die das Bündel (2b) bilden, das als sekundärer Wärmetauscher dient.