DE8317098U1

DE8317098U1 - Waermetauscher

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Publication number: DE8317098U1
Application number: DE19838317098
Authority: DE
Original assignee: BADENHOOP HEINZ 2722 VISSELHOEVEDE DE
Current assignee: BADENHOOP HEINZ 2722 VISSELHOEVEDE DE
Priority date: 1983-06-11
Filing date: 1983-06-11
Publication date: 1983-09-22

Description

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BOEHMERT & BOEHMERT

ANWALTSSOZIETAT

Buchwert & Böehmeft Postfach/P O Box 1Ü7127.D 2800 Bremen I

An das

Deutsche Patentamt

Zweibrückenstr. 12

8000 München 2

PATENTANWALT DR.-1NG. KARL BOEHMERT (1933-1973) PATENTANWALT DIPL.-ING. ALBERT BOEHMERT. BREMEN RECHTSANWALT WILHELM J. H STAHLBERG. BREMEN PATENTANWALT DR-ING. WALTER HOORMANN.BREMEN PATENTANWALT DIPL-PHYS. DR. HEINZ GODDAR, BREMEN PATENTANWALT DIPL-ING EDMUND F EITNER, MÜNCHEN RECHTSANWALT WOLF-DIETER KUNTZE. BREMEN RECHTSANWALT DIPL.-ING JAN G. TÖNNIES. BREMEN PATENTANWALT DIPL-CHEM. DR CORNELIA NEIDL₁MÜNCHEI

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Your fef.

Neuanmeldung

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Unser Zeichen Our ref.

B 1785 Bremen, Hollerallee32

10. Juni 1983

Heinz Badenhoop, Ulnenallee 2, 2722 Visselhövede/Jeddingen

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Wärmetausch zwischen einem gasförmigen und einem fließfähigen Medium, beispw. Rauchgas-/Wasserwärmetauscher, mit Wärmetauscherrohren als Strömungsweg für das fließfähige Medium, wobei mindestens ein Verteilerrohr, ein Sammlerrohr und ein das Verteilerrohr und das Sammlerrohr verbindendes Verbindungsrohr vorgesehen ist.

Wärmetauscher der zuvor bezeichneten Art sind in verschiedener Ausgestaltung bereits bekannt und werden

1031

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: B(J)EHWIiJlTί&· FJOEHMERT

beispw. in Raüchgaskanäle von fossilen Feuerungen ein-^ gesetzt um etwa die ansonsten nutzlos an die Atmosphäre abgegebene Rauchgaswärme Hutzzwecken zuzuführen.

Die in Rede stehenden Wärmetauscher müssen bei einem Einbau in einen Rauchgaskanal verschiedenen Anforderun- §en gerecht werden. Beispw. sollen sie möglichst verschmutzungsunempfindlich sein, einen guten konvektiven sowie strahlungsmäßigen Wärmeübergang gewährleisten, aus einem Material sein, das auch gegen in den Rauchgasen mitunter enthaltenen agressiven Bestandteilen beständig ist und auch möglichst kostengünstig herzustellen sein. Nicht zuletzt wird auch gefordert, daß der , derartige Wärmetauscher auf der Gas- wie auf der Was-

serseite einen möglichst geringen Druckabfall verursachen.

Die im Stand der Technik bekannten Wärmetauscher der eingangs genannten Art erfüllen die zuvor genannten Anforderungen teilweise nicht oder jedenfalls nicht mj.t der gewünschten Gleichzeitigkeit.

Ausgehend von dem zuvor dargestellten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Wärmetausch zwischen einen gasförmigen und einem fließfähigen Medium anzugeben, der die im Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere einen guten konvektiven sowie strahlungsmäßigen Wärmeübergang zwischen dem gasförmigen Medium und dem fließfähigen Medium ermöglicht.

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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist erf indüngsgernäß Eufiächst und im Wesentlichen dadurch gelost, daß das Verbindungsrohr mindestens eine Krümmung aufweist in der Weise, daG senkrecht zu einer Verbindungsrohrzentrallinie verlaufende Anschlußebenen in den Anschlußbereichen des Verbindungsrohres an das Verteilerrohr bzw. an das Sammlerrohr sich schneiden. Damit ist ein Wärmetauscher angegeben, dessen Verteilrohr und Sammlerrohr beispw. an zwei Begrenzungswänden eines Rauchgaskanals entlang verlaufen können und bei dem das Verbindungsrohr dann einen Eckbereich des Rauchgaskanals ausnutzt. Es sind also einerseits in wesentlichen Bereichen des Rauchgaskanals Strömungswege für das fließfähige Medium vorgesehen, andererseits die Strömung des Rauchgases relativ wenig behindert. Genauso kann das Verteilerrohr anstatt den Eckbereich eines Rauchgaskanals auszufüllen komplementär zu dem Eckbereich verlaufen, so daß also etwa die Krümmung des Verbindungsrohres in einen mittleren Bereich des Rauchgaskanals hineinragt. Lämit ist erreicht, daß zumindest das Verbindungsrohr weitgehend von Rauchgas umströmt wird und so zu einem wesentlichen Anteil auf konvektiven liege dem Rauchgas Wärme en'. ziehen kann. Auch kann so gleichzeitig in bezug auf das Sammler- bzw. Verteilerrohr ein zu einem wesentlichen Anteil auf Strahlung beruhender Wärmeübergang stattfinden.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Verbindungsrohr eine Krümmung von etwa 90° aufweist. Zweckmäßig ist es auch, die Krümmung etwa mittig in bezug auf eine Längserstreckung des Verbindungsrohres auszubilden.

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Um eine relativ einfache Herstellbarkeit zu erreichen ohne einen zu großen Druckverlust auf der Wasserseite des Wärmetauschers zu verursachen ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß die Verbindungsrohrzentrallinie in dem Anschlußbereich des Verbindungsrohres an das Verteilerrohr rechtwinklig zu einer Verteilerrohrzen- ' f.rallinie verläuft. Mit anderen Worten ist das Verbin- j dungsrohr an das Verteilerrohr rechtwinklig abgehend ;. angeschlossen. Gleiches ist bevorzugt auch bezüglich des Anschlußes Verbindungsrohr/Samnlerrohr vorgesehen. ,

Bei Verwirklichung der weiteren Maßnahme, daß die An- \ schlußebenen Verbindungsrohr/Gammlerrohr und Verbin- J dungsrohr/Verteilerrohr aufeinander senkrecht stehen, I kann bei einem rechtwinkligen Profil eines Rauchgaska- \ nals eine besonders günstige Ausnutzung des zur Verfugung stehenden Raumes erreicht werden.

Bei einem ausgeführten erfindungsgemäßen Wärmetauscher ,

sind mehrere Verbindungsrohre vorgesehen. Die Verbin- ]

dungsrohre sind an das Sammlerrohr bzw. das Verteiler- ί

rohr über die Längserstreckung des Sammler- bzw. Ver- ! teilerrohres verteilt angeschlossen.

Weiterhin sind die Anschlußebenen der Verbindungsrohre in den Anschlußbereichen Verbindungsrohr/Verteilerrohr und/oder in den Anschlußbereichen Verbindungs- : rohr/Sammlerrohr zumindest teilweis« unterschiedlich. Damit wird erreicht, daß über die Länge des Wärmetau« _;, Sehers gesehen die Verbindungsrohre nicht insgesamt ]

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fluchtend hintersinander angeordnet sind, sondern eben teilweise einander in Längserstreckung des Wärmetauschers nicht überdecken.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen,- daß die unterschiedlichen Anschlußebenen aufeinander senkrecht, stehen. J

Vorteilhaft kann es auch sein, daß zumindest teilweise die Verbindungsrohre in demselben Bereich des Verteiler- bzw. Sammlerrohres angeordnet sind, jedoch auf dem Umfang zueinander versetzt angeschlossen. Bevorzugt ist dies eine Versetzung auf dem Umfang um etwa 90° zueinander. Im Querschnitt stellt sich dies etwa deraic dar, daß die Verbindungsrohre an dem Sammlerrohr bzw. dem Verteilerrohr sternförmig angeschlossen sind und jeweils einen Winkel von etwa 90" zueinander einschliessen.

Im Hinblick auf die Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers hat es sich noch als besonders vorteilhaft erwiesen, das Verteilerrohr und das Sammlerrohr als Vierkantrohre auszubilden. Normale, mit einem Kreisquerschnitt vorgesehene Verbindungsrohre können dann in einfacher Weise an eine ebene Seitenfläche des Sammler- bzw. des Verteilerrohres angeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Lehre ist natürlich nicht auf einen Wärmetauscher mit einem Sammler- und einem Verteilerrohr beschränkt* Vielmehr sind dies vorteilhafter zumindest mehrere Verteilerrohre.

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Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen inhaltlich auch schon ergibt, ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher, der zum Einbau in einen Rauchgaskanal gedacht ist, bevorzugt im Profil angepaßt an Querschnittsabmessungen eines Rauchgaskanals ausgeführt.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeb&n sicji aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Die Ausführungsbeispiele sind auf der beigefügten Zeichnung dargestellt, auf der zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit jeweils zwei in einem gemeinsamen Bereich an das Verteiler- bzw. Sammlerrohr angeschlossenen Verbindungsrohren,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit jeweils einem an das Sammler- bzw. Verteilerrohr angeschlossenen Verbindungsrohr, in abwechselnden Abschlußebenen und

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, wobei abwechselnd zwei oder ein Verbindungsrohr in einen Bereich an das Sammler- bzw. Verteilerrohr angeschlossen sind.

Dargestellt und beschrieben ist ein Wärmetauscher 11/

der insbesondere für einen Wärmetausch zwischen einem gasförmigen und einem fließfähigen Medium vorteilhaft ist. Insbesondere ist dies auch ein Rauchgas- Viasserwärmetauscher.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele weisen jeweils zwei Verteilerrohre 6 und ein Saminlerrohr 7 auf. Die Verteilerrohre 6 und das Sammlerrohr 7 sind ieweils durch Verbindungsrohre miteinander verbunden.

Alle Verbindungsrohre 1 weisen eine Krümmung 2 von 90° auf in der Weise, daß senkrecht zu einer Verbindungsrohrzentrallinie 3 verlaufende Anschlußebenen in den Anschlußbereichen 4 bzw. 5 des Verbindungsrohres 1 an das Verteilerrohr 6 bzw. an das Sammlerrohr 7 aufeinander senkrecht stehen.

Die Krümmungen 2 sind in bezug auf eine Längserstrekkung der Verbindungsrohre 1 etwa mittig ausgebildet.

Die Anschlußebenen in den Anschlußbereichen 4 bzw. 5 stehen in bezug auf ein Verbindungsrohr 1 nicht nur aufeinander senkrecht, sondern sind auch parallel zu der jeweiligen Verteilerrohr- bzw. Samr.ilerrohrzentrallinie 8 bzw. 9 ausgerichtet. Damit wird erreicht, daß die Verbindungsrohre 1 sich in einer Ebene erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckung der Verteilerrohre 6 bzw. des Sammlerrohres 7 verläuft.

Bei den ausgeführten Ausführungsbeispielen sind nun verschiedene Varianten für die Anschließung der Verbindungsrohre 1 an den Vetteilerrohren bzw. dem Sammler-

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rohr 7 dargestellt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind in einem Bereich 10 des Verteilerrohres 6 bzw. in einem entsprechenden Bereich 12 des Sammlerrohres 7 jeweils zwei Verbindungsrohre 1 angeschlossen, die in bezug auf den Umfang des Verteilerrohres 6 bzw. des Sammlerrohres 7 jeweils um 90° versetzt angeschlossen sind. Weiterhin sind die Verbindungsrohre 1 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungbeispiel an den Verteilerrohren 6 derart abwechselnd angeschlossen, daß den Anschlußbereichen 12 an dem Sammlerrohr 7 abwechselnd zwei Verbindungsrohren 1 zugeordnet sind, die an dem einen Verteilerrohr 6 angeschlossen sind und zwei Verbindungsrohren 1, die an dem anderen Verteilerrohr 6 angeschlossen sind.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zunächst gleichförmig über die Längserstreckung des Verteiler- bzw. Sanunlerrohres 6 bzw. 7 angeordnete Verbindungsrohre 1 vorgesehen, derart, daß in den Bereichen 10, in denen die Verbindungsrohre 1 an dem Verteilerrohr 6 angeschlossen sind, immer nur ein Verbindungsrohr 1 angeschlossen ist, daß jedoch in den Bereichen 12, in denen die Verbindungsrohre 1 an dem Sammlerrohr 7 angeschlossen sind, jeweils zwei Verbindungsrohre 1 angeschlossen sind, und zwar in der Weise, daß ihre VerbindungsrohrZentrallinien 3 in den Bereichen 12 etwa zusammenfallen. Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel abwechselnd von dem einen Verteilerrohr 6 bzw. dem anderen Verteilerrohr 6 ausgehend ein Verbindungsrohr 1 angeordnet, das jeweils etwa in der Mitte zwischen zwei Bereichen 10 der Verteilerrohre 6 angeschlossen ist, in denen die zuvor beschriebenen

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Verbindungsrohre 1 angeschlossen sind. Im Gegensatz 2U den zuerst beschriebenen Verbindungsrohren 1 ist die Anschlußebene des letzteren Verbindungsrohres 1 an dem Verteilerrohr 6 bzw. dem Sammlerrohr 7 um 90" versetzt zu den Anschlußebenen der Verbindungsrohre 1 angeordnet, deren Verlauf bei diesem Ausführungsbeispiel zuerst beschrieben worden ist.

Das schließlich in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt im wesentlichen eine Kombination der Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 und Fig. 2 dar, wobei jedoch das bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbaispiel zuletzt erwähnte mittlere Verbindungsrohr 1 nicht vorgesehen ist.

Wie den Figuren 1 bis 3 zu entnehmen ist, sind die Sammlerrohre 7 und die Verteilerrohre 6 als Vierkantrohre ausgebildet, während die Verbindungsrohre 1 Rohre mit gewöhnlichem Kreisquerschnitt sind.

Wesentlich ist noch, wie auch aus den Figuren unmittelbar zu entnehmen ist, daß sowohl die Verteilerrohre 6 wie die Sammlerrohre 7 aktiv am Wärmetausch beteiligt sind, nämlich beispw. innerhalb eines Rauchgaskanales verlaufen. Desgleichen ist verständlich, daß die dar- g gestellten Ausführungsbeispiele in ihrem äußeren Profil etwa an Querschnittabmessungen eines Rauchgaskanales angepaßt sind. Damit laufen aber auch die Verteilerrohre 6 bzw. die Sammlerrohre 7 im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Rauchgases, während die Verbindungsrohre 1 senkrecht zur Strömungsrichtung des Rauchgases verlaufen. Es wird so erreicht, daß das

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- 10 -

fließfähige Medium, also beispw. Wasser/ teilweise parallel zu dem wärmeabgebenden Rauchgasstrom geführt wird und teilweise quer zu dem wärmeabgebenden Rauchgasstrom.

Wie beispw. in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist/ sind jeweils ein Ende der Verteilerrohre 6 bzw. des Sammlerrohres 7 an einen Wasserzu- bzw. Rücklauf angeschlossen/ während das andere Ende der Verteilerrohre 6 bzw. des ßammlerrohres 7 jeweils ein "Blindende" ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Ausführungen des Erfindungsgedankens wesentlich sein.

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14 -

B 1785

BEZUGSZEICHENLISTE

1	Verbindungsrohr	1
2	Krümmung	2
3	Verbindungsrohrzentrallinie	3
4	Anschlußbereich Verbindungsrohr/Verteilerrohr	4
5	Anschlußbereich Verbindungsrohr/Sammlerrohr	5
6	Verteilerrohr	6
7	Sammlerrohr	7
8	Verteilerrohrzentrallinie	S
9	Sammlerrohrzentrallinie	9
10	Bereich	10
11	Wärmetauscher	11
12	Bereich	12

Claims

'"" & BOBHSlERT - 11 - B 1785 Ansprüche

1. Wärmetauscher, insbesondere für einen Wärmetausch zwischen einem gasförmigen und einem fließfähigen Medium, beispw. Rauchgas-/Wasserwärmetauscher, mit Wärmetauscherrohren als Strömungsweg für das fließfähige Medium, wobei mindestens ein Verteilerrohr, fein laammlerrohr und ein das Verteilerrohr und das Sammlerrohr verbindendes Verbindungsrohr vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (1) mindestens eine Krümmung (2) aufweist in der Weise, daß senkrecht zu einer Verbxndungsrohrzentrallinie (3) verlaufende Anschlußebenen in den Anschlußbereichen (4 bzw. 5) des Verbindungsrohres (1) an das Verteilerrohr (6) bzw. an das Sammlerrohr (7) sich schneiden.

2. Wäirmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (1) eine Krümmung (2) von etwa 90° aufweist.

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- 12 -

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung (2) etwa mittig in bezug auf eine Längserstreckung des Verbindungsrohres (1) ausgebildet ist.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß die Verbindungsrohrzentrallinie (3) in dem Anschlußbereich (4) des Verbindungsrohres (1) an das Verteilerrohr (6) rechtwinklig zu einer Verteilerrohrzentrallinie (8) verläuft.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohrzentrallinie (3) in dem Anschlußbereich (5) des Verbindungsrohres (1) an das Sammlerrohr (7) rechtwinklig zu einer Sammlerrohrzentrallinie (9) verläuft.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbereiche Verbindungsrohr (1)/Sammlerrohr (7) und Verbindungsrohr (1)/Verteilerrohr (6) aufeinander senkrecht stehen.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbindungsrohre (1) vorgesehen sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußebenen der Verbindungsrohre (1) in den Anschlußbereichen (4) Verbindungsrohr (U/Verteilerrohr (6) und/oder in den Anschlußbereichen (5) Verbindungsrohr (1)/Sammlerrohr (7) zumindest teilweise unterschiedlich sind.

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13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verteilerrohre (6) vorgesehen sind.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) im Querprofil angepaßt an Querschnittsabmessungen eines Rauchgaskanals ausgeführt ist.

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9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Anschlußebenen aufeinander senkrecht stehen.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise die Verbindungsrohre (1) in der Weise angeordnet sind, daß sie in demselben Bereich (10) des Verteiler- bzw. Sammlerrohres (6 bzw. 7), jedoch auf dem Umfang des Verteiler- bzw. Sanunlerrohres (6 bzw. 7) zueinander versetzt angeschlossen sind.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre (1) auf dem Umfang des Verteiler- bzw. Sanunlerrohres (6 bzw. 7) um 90" zueinander versetzt angeordnet sind.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (6) und das Sammlerrohr (7) Vierkantrohre sind.