EP0239672A2 - Wärmetauscher - Google Patents

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EP0239672A2
EP0239672A2 EP86116903A EP86116903A EP0239672A2 EP 0239672 A2 EP0239672 A2 EP 0239672A2 EP 86116903 A EP86116903 A EP 86116903A EP 86116903 A EP86116903 A EP 86116903A EP 0239672 A2 EP0239672 A2 EP 0239672A2
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heat exchanger
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pipe socket
flat chamber
modules
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/10—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by plates
    • F24H3/105—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by plates using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for hot air generators operated with oil, gas or solid fuels.
  • Heat exchangers are known in a wide variety of embodiments, but they often have the disadvantages of being heavy in weight and, above all, not adaptable to different performance requirements.
  • the overall weight should also be reduced.
  • the modular design of the heat exchanger according to the invention makes it possible to easily build the heat exchanger required for the respective device and having a specific output from similar parts. In a corresponding manner, it is also possible without problems, for example for cleaning purposes, to disconnect the individual modules, which results in optimal accessibility.
  • Each pipe socket preferably consists of first and second pipe socket sections belonging to adjacent flat chamber modules, which are provided with connecting flanges at their free ends.
  • Each module accordingly comprises, in addition to the preferably circular flat chamber, two pipe socket sections, which are attached diametrically offset on the opposite flat sides of the respective module, so that overall there is a mirror-symmetrical structure, which assembles any large number of heat exchangers by mirror-symmetrically swapping the individual modules can be put together.
  • At least one baffle plate is preferably arranged in the flat chamber modules themselves, which deflects the flow path of the smoke or. Specifies hot gases between the two pipe socket sections, which form the entrance or exit of the respective flat chamber module.
  • each flat chamber module is constructed from two identical shell halves which are welded to one another via the outer ring flanges.
  • the connection of the individual Modules via clamping rings are not only favorable with regard to the assembly of the respective heat exchanger, but also have an advantageous effect on the operational reliability of the overall arrangement.
  • a flat chamber module 1 consisting of a sheet metal construction, which is composed of two identical shell halves 11, 12. The two shell halves are welded together via outer ring flanges 13.
  • Pipe socket sections 4, 5 are inserted diametrically offset from one another on the opposite sides of the flat chamber module 1 and are welded to the respective module wall or are flanged by means of a flanging tool. At their outer ends, the pipe socket sections 4, 5 are provided with connecting flanges 6, 7, which allow the mutual coupling of modules 1 in a manner to be described in more detail.
  • baffle plate 10 In the interior of the module, a baffle plate 10 is provided which is arranged in the middle and, in the case of larger modules, eccentrically and extends over the entire module height and is fixed by welding.
  • the baffle plate 10 runs approximately according to a common tangent to the pipe socket sections 4, 5. This baffle plate 10 ensures a defined course of the hot gas flow within each module 1 and prevents hot gases from flowing directly from the inlet side to Exit side of the respective module.
  • the diameter of the pipe socket sections 4, 5 corresponds approximately to the radius of the flat chamber module 1, as a result of which the mechanical strength of a heat exchanger constructed from such modules is optimized while at the same time ensuring the best possible function.
  • FIG. 3 shows, in connection with a schematically illustrated hot air generator 15, a heat exchanger constructed from a plurality of flat chamber modules 1.
  • the modules 1, which are arranged alternately rotated by 180 ° about their central plane, are connected to one another via pipe sockets 2, 3, which are viewed over the height of the heat exchanger are alternately offset in the direction of the longitudinal axis of the hot air generator.
  • the pipe sockets 2 and 3 consist - as can be seen from FIGS. 1 and 2 - of two pipe socket sections 4, 5, which are coupled stably and smoke-tight via their flanges by means of clamping rings 8.
  • a graphite cord 9 or a heat-resistant sealing compound is preferably inserted between the clamping rings to ensure absolute smoke tightness. It is also possible to insert sealing rings between the pipe socket sections 4, 5.
  • Support elements 14 are provided between successive modules 1 in the area in which there is no pipe socket 2 or 3 at the moment. These support elements 14 can consist of hexagon screws, but all conceivable other embodiments of support elements can also be used here.
  • connection of the heat exchanger as a unit to the respective smoke or hot gas generating arrangement can - as shown in Fig. 3 - also take place via connecting flanges and clamping rings 8.
  • the front view according to FIG. 4 reveals the symmetrical structure of the heat exchanger from four flat chamber modules which are alternately placed on top of one another and connected to one another by clamping rings. Support elements 14 arranged symmetrically stabilize the overall arrangement. Since the connection of the individual modules via the clamping rings 8 is particularly easy to manufacture and to solve, modules can be removed or exchanged individually or in groups without problems and accordingly can also be cleaned particularly easily.

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Abstract

Es wird ein vor allem für Warmlufterzeuger bestimmter Wärme­tauscher beschrieben, der zum Zwecke der Erzielung einer universellen Einsetzbarkeit und einer wirtschaftlichen Fertigungsweise aus mehreren gleichartig ausgebildeten, flachkammerförmigen Modulen (1) besteht, die übereinander an­geordnet und mechanisch sowie strömungsmäßig über gegen­einander versetzte Rohrstutzen (2, 3) lösbar miteinander verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für mit Öl, Gas oder Festbrennstoffen betriebene Warmluft-Erzeu­ger.
  • Wärmetauscher sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt, aber sie sind häufig mit den Nachteilen eines hohen Gewichtes und vor allem einer mangelnden Anpaßbarkeit an un­terschiedliche Leistungserfordernisse behaftet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen universell einsetz­baren, leistungsfähigen und größenmäßig an die unterschied­lichsten Anforderungen anpaßbaren Wärmetauscher zu schaffen, der überdies problemfrei zu reinigen und auch ohne Schwie­rigkeiten auszuwechseln ist. Außerdem soll das Gesamtgewicht reduziert werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesent­lichen dadurch, daß mehrere gleichartig ausgebildete, flachkammerförmige Module übereinander angeordnet und mechanisch sowie strömungsmäßig über gegeneinander ver­setzte Rohrstutzen lösbar miteinander verbunden sind.
  • Die Modulbauweise des Wärmetauschers nach der Erfindung ermöglicht 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 Modulen zu lösen, wodurch sich eine optimale Zugänglichkeit ergibt.
  • Vorzugsweise besteht jeder Rohrstutzen aus zu benachbar­ten Flachkammermodulen gehörenden ersten und zweiten Rohr­stutzenabschnitten, die an ihren freien Enden mit Ver­bindungsflanschen versehen sind.
  • Jedes Modul umfaßt demgemäß neben der vorzugsweise kreisför­mig 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 Aneinander­setzen der einzelnen Module zusammengestellt werden kann.
  • Von besonderem Vorteil ist es, die Rohrstutzenabschnitte durch zweiteilige Spannringe miteinander zu verbinden, wo­bei in die Spannringe zur Abdichtung eine umlaufende Graphit­schnur eingelegt oder eine hitzebestandige 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 Flach­kammermoduls bilden.
  • Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist jedes Flachkammermodul aus zwei identischen Schalenhälften auf­gebaut, die über die Außenringflansche miteinander ver­schweißt sind.
  • Aufgrund der Tatsache, daß die einzelnen Module des Wärme­tauschers nach der Erfindung konstruktiv besonders ein­fach ausgebildet sind, läßt sich eine wirtschaftliche Fertigung unter Verwendung üblicher Methoden der Blech­bearbeitung 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 aus­wirkt.
  • Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­hand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Flach­kammermoduls,
    • Fig. 2 eine Draufsicht des Flachkammermoduls nach Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Seitenansicht eines aus Flachkammermo­dulen nach den Fig. 1 und 2 aufgebauten und auf einem Heißlufterzeuger angebrachten Wär­metauschers, 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 ge­genüberliegenden Seiten des Flachkammermoduls 1 Rohrstutzen­abschnitte 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 Rohr­stutzenabschnitten 4, 5. Dieses Umlenkblech 10 stellt einen definierten Verlauf der Heißgasströmung innerhalb eines jeden Moduls 1 sicher und verhindert, daß Heißgase unmit­telbar von der Eintrittsseite zur Austrittsseite des je­weiligen Moduls gelangen können.
  • Der Durchmesser der Rohrstutzenabschnitte 4, 5 entspricht etwa dem Radius des Flachkammermoduls 1, wodurch die mechanische Festigkeit eines aus solchen Modulen aufge­bauten Wärmetauschers unter gleichzeitiger Gewährleistung einer bestmöglichen Funktion optimiert wird.
  • Fig. 3 zeigt in Zusammenhang mit einem schematisch darge­stellten Heißlufterzeuger 15 einen aus mehreren Flachkam­mermodulen 1 aufgebauten Wärmetauscher.
  • Die abwechselnd 180° um ihre Mittenebene gedreht angeord­neten Module 1 sind über Rohrstutzen 2, 3 miteinander ver­bunden, 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 vorzugs­weise eine Graphitschnur 9 eingelegt oder eine hitzebe­ständige Dichtmasse eingefügt. Es ist auch möglich, zwischen die Rohrstutzenabschnitte 4, 5 Dichtungsringe einzusetzen.
  • Stützelemente 14 sind zwischen aufeinanderfolgenden Modu­len 1 jeweils in dem Bereich vorgesehen, in dem sich ge­rade kein Rohrstutzen 2 bzw. 3 befindet. Diese Stützele­mente 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 Auf­bau des Wärmetauschers aus vier Flachkammermodulen er­kennen, die abwechselnd aufeinandergesetzt und durch Spann­ringe 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. Wärmetauscher, insbesondere für mit Öl oder Gas betriebene Warmluft-Erzeuger,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere gleichartig ausgebildete, flachkammerförmige Module (1) übereinander angeordnet und mechanisch sowie strömungsmäßig über gegeneinander versetzte Rohrstutzen (2) lösbar miteinander verbunden sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß jeder Rohrstutzen (2, 3) aus zu benachbarten Flachkammermodulen (1) gehörenden ersten und zweiten Rohrstutzenabschnitten (4; 5) besteht, die an ihren freien Enden mit Verbindungsflanschen (6, 7) versehen sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurchgekenn­zeichnet , daß die Rohrstutzen (4, 5) durch Spann­ringe (8) miteinander verbunden sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, 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, da­durch gekennzeichnet, daß die Flachkam­mermodule (1) schalenförmig ausgebildet und die an den einander gegenüberliegenden Flachseiten angesetzten Rohr­stutzenabschnitte (4, 5) in Draufsicht überlappungsfrei in verschiedenen Schalenhälften angeordnet sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Durchmesser der Rohrstutzen­abschnitte (4, 5) etwas geringer als der Radius der Flach­kammermodule (1) ist.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß in jedem Flachkammermodul (1) ein im wesentlichen mittig und ent­sprechend einer gemeinsamen Tangente beider Rohrstutzen­abschnitte (4, 5) verlaufendes Umlenkblech (10) sowie bei größeren Geräten außermittig zumindest ein zusätzliches Umlenkblech vorgesehen ist.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß sich das Umlenkblech (10) über die gesamte Höhe des Flachkammermoduls (1) erstreckt.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß jedes Flachkam­mermodul (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, da­durch gekennzeichnet, daß die Rohr­stutzenabschnitte (4, 5) sich mit Überstand in die Flach­kammermodule (1) erstrecken oder bündig mit diesen abschließen.
11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen be­nachbarten Flachkammermodulen (1) Stützeelemente (14) vor­gesehen sind, die jeweils in der dem jeweiligen Verbin­dungsrohrstutzen (2, 3) gegenüberliegenden Hälfte des Mo­duls (1) angeordnet sind.
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EP0239672A3 EP0239672A3 (en) 1988-03-16
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WO2001013047A3 (de) * 1999-08-18 2001-06-07 Kroll Gmbh Wärmetauscher

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ATE64452T1 (de) 1991-06-15
DE3606871A1 (de) 1987-09-10
EP0239672B1 (de) 1991-06-12

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