DE8504218U1

DE8504218U1 - Wärmetauscher-Bauteil

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Publication number: DE8504218U1
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Publication date: 1985-05-09

Description

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Wärmetauscher-Bauteil

Die Neuerung betrifft ein Wärmetauscher-Bauteil, bestehend aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Reihen von außenberippten Wärmetauscherrohren, die mit ihren Enden Begrenzungswände durchgreifen und mit diesen flüssigkeitsdicht verbunden sind, insbesondere für den Einbau in Heizungskessel.

Derartige Wärmetauscher-Baufeiile sind nur insoweit als vorbekannt anzusehen, als sie mit den genannten Merkmalen integrale Bauteile von Heizungskesseln oder Wärmetauschern bilden. Bspw. ist es nach der DE-OS 29 23 907 bekannt, Wärmetauscherrohre dieser Art als sogenannte Nachschaltheizflache unmittelbar in die den gesamten gasführenden Raum umschließenden Wände eines Heizkessels im Abzugsbereich einzubauen, d.h., die Begrenzungswände bilden hier keine unmittelbaren Elemente des Wärmetauschers selbst. Bei einem weiteren vorbekannten Heizkessel nach der DE-OS 28 24 185 sind zwar auch Begrenzungswände und Wärmetauscherrohre bekannt, die aber gleichzeitig auch die inneren Begrenzungswände eines insgesamt wasserführenden Kastens darstellen und somit einen in sich geschlossenen Wärmetauscher bilden, der insgesamt mit Vor- und Rücklaufanschlüs-

sen in einem abzugsseitigen Freiraum des Heizkesselgehäuses eingebaut und mit dessen Rücklaufanschluß in geeigneter Weise verbunden ist. Abgesehen von diesem speziellen Fall des Einbaus eines in sich geschlossenen Wärmeaustauschers besteht also bisher bei Heizkesseln die Notwendigkeit, bestimmte Konstruktionsteile des Heizkessels so zuzurichten und vorzubereiten, daß am Heizkessel selbst die Wärmetauscherrohre eingesetzt und verschweißt werden können, was häufig in Rücksicht auf die beengten Raumverhältnisse nicht ohne Schwierigkeiten vollzogen werden kann.

Der Neuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetauscher-Bauteil zu schaffen, das zwar einerseits für sich allein die Funktion eines Wärmetauschers noch nicht erfüllen kann, andererseits aber bequem bspw. in Serienfertigung herstellbar ist, um dann insgesamt einschließlich der in ihm enthaltenen Wärmetauscherrohre in den betreffenden Kessel integriert werden zu können.

Diese Aufgabenstellung ist mit einem Wärmetauscher-Bauteil der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen. Bevorzugt wird hierbei eine Ausführungsform, bei

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der in bekannter Weise die Wärmetauscherrohre aus einem Stahlkernrohr und einem dieses ummantelnden, außenberippten Gußrohr gebildet sind und zwar vorbekannt gemäß vorerwähnter DE-OS 29 23 907. Wesentlich und neuartig für diese Ausführungsform ist aber, daß das Gußrohr aus mindestens zwei zueinander und gegen das Stahlrohr verspannten Schalen gebildet ist und das Stahlrohr mit seinen von den Gußschalen freigehaltenen Enden mit den Begrenzungswänden des Rahmens verbunden ist. Diese Ausführungsform bildet nicht nur Vorteile hinsichtlich der Ausbildung des außenberippten Gußrohres, sondern stellt auch in dem Sinne eine vorteilhafte Weiterbildung des Lösungsprinzips dar,als damit die Wärmetauscherrohre an ggf. unterschiedliche Größen des aus den Begrenzungswänden gebildeten Rahmens anpaßbar sind.

Vorteilhaft sind anströmseitig an den Rändern der Begrenzungswände des Rahmens Zuströmlenkflächen angeordnet, die ihrerseits mit ihren freien Rändern einfach in eine entsprechende öffnung innerhalb der Kesselkonstruktion eingesetzt und mit deren Rändern verschweißt werden, was noch näher erläutert wird.

Da es sich im vorliegenden Fall um eine vorzufertigende Baueinheit handelt, die losgelöst von der

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eigentlichen Kesselfertigung vorgefertigt werden kann, sind auch problemlos unterschiedliche Verlaufsanordnungen der Wärmetauscherrohre in bezug auf die Begrenzungswände, Versatz der Rippen der einzelnen Wärmetauscherrohre untereinander beherrschbar, was beim unmittelbaren Einbau der Wärmetauscherrohre in den Heizkessel zumindest schwieriger ist.

Das neuartige Wärmetauscher-Bauteil wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 perspektivisch das Wärmetauscher-Bauteil in einfachster Ausführungsform;

Fig. 2-4 perspektivisch verschiedene Ausführungsforroen des Bauteiles;

Fig. 5 eine besondere und be

vorzugte Ausführungsform des Wärmetauscherrohres ;

Fig. 6-8 verschiedene Anordnungs- und Ausbildungsmöglichkeiten der Wärmetauscherroh re;

Fig. 9, 10 zuströmseitige Ansichten des Wärmetauscher-Bauteiles und

Fig. 11 das Wärmetauscher-Bauteil im eingebauten Zustand in einem Heizungskessel.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, sind die Begrenzungswände 1 als nach außen offener, viereckiger Rahmen

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ausgebildet, in dessen Freifläche, die beim Einbau in einen Heizkessel bspw. im Sinne der Fig. 11 von dessen Heiz- bzw. Rauchgasen durchströmt wird, die Wärmetauscherrohre 3 derart ausgebildet und / oder angeordnet sind, daß die Rippen 4 der Rohre 3 zumindest benachbarter Rohrreihen 5, 5¹ versetzt zueinander verlaufen. Unter "versetzt zueinander verlaufend" sind dabei Anordnungen der Rippen 13 bspw. im Sinne der Fig. 7, 8 zu verstehen. Die Ausführungsform nach Fig. 7 entspricht dabei der Ausführungsform nach Fig. 1, d.h. dort verläuft die mittlere Rohrreihe 5' quer zu den beiden anderen Rohrreihen 5, wobei man es je nach den konstruktiven Gegebenheiten am Kessel aber auch mit Rücksicht auf die Anströmverhältnisse ohne weiteres in der Hand hat, den ganzen Rahmen 2 so einzusetzen, daß die unmittelbar angeströmten Rohre der ersten Reihe 5 senkrecht oder waagerecht (ggf. zur Waagerechten etwas geneigt) verlaufen.

Sofern der betreffende Heizkessel nicht schon selbst mit entsprechenden Zuströmlenkflächen 7 versehen ist, werden diese vorteilhaft bereits an den Rändern 6 der Begrenzungswände 1, wie dies die Fig. 2-4 verdeutlichen, mit vorgesehen. Bevorzugt werden dabei je nach Form der Kammer, an die das Wärmetauscher-Bauteil anzuschließen ist, die Ausführungsformen nach den Fig. 3, 4, bei denen die Zuströmlenkflächen

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gewissermaßen einen Trichter bilden, so daß die zuströmenden Heizgase strömungsgünstig in die mit den Wärmetauseherrohren 3 besetzte Frei- bzw. Durchströmfläche des Wärmetauschers einströmen können. Die jeweilige Breite der Zuströmlenkflächen 7 richtet sich dabei natürlich ebenfalls naj/a der Anschlußquerschnittsgröße der betreffenden Kammer, an die das Bauteil anzuschließen ist. Im Sinne der Fig. 9, 10 kann es sich dabei durchaus ergeben, daß der Umfangsrand der Zuströmlenkflächen 7 gerade durch die Ecken des Rahmens 2 verläuft.

Die beschriebene Ausbildung des Wärmetauscher-Bauteiles hat auch den Vorteil, daß man die Begrenzungswände 1 bspw. aus einem entsprechend vorgelochten einzigen Blechstreifen durch entsprechende Abkantung gewinnen kann, um jeweils zunächst einseitig die Wärmetauscherrohre 3 mit ihren Enden einzusetzen und zu fixieren und um dann schließlich den Rahmen zu schließen und die anderen Enden 12 mit den jeweiligen Begreni-ungswänden 1 zu verschweißen. Durch die Vorfertigung eines solchen Bauteiles, das ja im Vergleich zu einem Heizkesselgehäuse relativ klein und demgemäß einfach zu handhaben ist, ist es auch einfach, die Wärmetauscherrohre so in bezug auf die Begrenzungswände 1 anzuordnen und auszurichten, daß sich ein Rippenversatz ergibt, sofern ein solcher Versatz nicht schon un~

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mittelbar selbst an den Rohren vorgesehen sein sollte.

Bevorzugt werden die Wärmetauscherrohre 3 im Sinne der Fig. 5 ausgebilc3et, d.h. derart, daß das Gußrohr 9 aus mindestens zwei zueinander und gegen das Stahlrohr 10 verspannten Schalen 11 gebildet und das Stahlrohr 10 mit seinen von den Gußschalen 11 freigehaltenen Enden 12 mit den Begrenzungswänden 1 des Rahmens verbunden ist. Solche mit Gußrippenrohren ummantelte Stahlrohre werden bei modernen Heizkesseln aus Gründen der Kondensatsicherheit vorgesehen, deren Herstellung sich allerdings als relativ aufwendig erwiesen hat. Aus diesem Grunde werden die Wärmetauscherrohre bzw. deren Gußteile gemäß Fig. 5 aus zwei Gußschalem 11 gebildet, die einfach zueinander und gegen das Stahlrohr 10 mit geeigneten Mitteln verspannt werden. Schon aus gießtechnischen Gründen werden diese Schalen relativ kurz gehalten und je nach vorgesehener Länge der Stahlrohre 10 in Anpassung an die entsprechende Lichte Weite des Rahmens 2, wird jedes Stahlrohr mit einem oder mehreren Paaren derartiger Schalen ummantelt, was insofern eine vorteilhafte Weiterbildung des Wärmetauscher-Bauteiles darstellt, als man auch damit im Rahmen der geforderten einfachen Herstellbarkeit im Zuge einer Serienfertigung solcher Bauteile liegt.

Wie erwähnt und wie aus Fig. 11 erkennbar, bleiben durch den Einbezug eines solchen Bauteiles die anderen Konstruktionsteile eines Heizungskessels davon unberührt, d.h. es ist lediglich dafür zu sorgen, daß eine entsprechende Anschlußöffnung für den Schweißanschluß der Zuströmlenkflächen an der Brennkammer 14 vorhanden ist und eine entsprechende Öffnung in der Rückwand 15 des Heizkesselgehäuses 16, an die noch in geeigneter Weise eine Rauchgassammeikammer mit Rauchgasabzug anzuschließen ist. Bei der Brennkammer muß es sich dabei keineswegs um eine gegen die vom Wärmetauscher-Bauteil gebildete Nachschaltheizflache, wie dargestellt, offene Brennkammer handeln, sondern es ist auch möglich, in dem hier mit 14 bezeichneten Raum eine topfartige Umlenkbrennkammer vorzusehen. Ein derartiger Einbau in einen Heizkessel ist für das vorfertigbare Wärmetauscher-Bauteil nicht zwingend, sondern es ist auch möglich, derartige Bauteile dafür zu benutzen, um durch entsprechende Ummantelung einen in sich selbständigen Wärmetauscher zu bilden, und diesen mit entsprechenden An- und Abströmstutzen für die beiden durchzuleitenden Medien zu verlachen.

Claims

:γϊ:ι'-\.':,: <1516') Patentanwälte _ . . ... Dipi-irtg-Amthor Schutzansprüche: oipi.-mg. Wolf An der Mainbrücke 1β 6450 Hanau

1. Wärmetauscher-Bauteil, bestehend aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Reihen von außenberippten Wärmetauscherrohren, die mit ihren Enden Begrenzungswände durchgreifen und mit diesen flüssigkeitsdicht verbunden sind, insbesondere für den Einbau in Heizungskessel, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswände (1) als nach außen offener, viereckiger Rahmen (2) ausgebildet und in der Freifläche des Rahmens (2)die Wärmetauscherrohre (3) derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, daß di<* Rippen (4) der Rohre (3) zumindest benachbarter Rohrreihen (5/ 5') versetzt zueinander verlaufen.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anströmseitig an den Rändern (6) der Begrenzungswände (1) Zuströmlenkflächen (7) angeordnet sind.

3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinklig oder geneigt zu den Begrenzungsflächen (1) verlaufenden Zuströmlenkflächen (7) mit ihren freien Rändern (8) einen Kreis, ein Oval oder ein Viereck bilden.

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4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (5, 5') der Wärmetauscherrohre (3) im Rahmen (2) kreuzweise versetzt zueinander angeordnet sind.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Wärmetauscherrohren, bestehend aus eineci Stahlkernrohr und aus einem dieses ummantelnden, außenberippten Gußrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußrohr (9) aus mindestens zwei zueinander und gegen das Stahlrohr (10) verspannten Schalen (11) gebildet und das Stahlrohr (10) mit seinem von den Guß" schalen (11) freigehaltenen Enden (12) mit den Begrenzungswänden (1) des Rahmens (2) verbunden ist.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) der Wärmetauschrohre (3) der in Abströmrichtung folgenden Reihen zueinander mit einem größeren Abstand versehen sind als Rippen (13) der davor angeordneten Reihe.