EP1561075B1 - Kondensationswärmetauscher mit kunststoffmantel - Google Patents

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Claims (16)

  1. Mit einem Gas- oder Ölbrenner (6) kombinierter Kondensationswärmetauscher, der mindestens ein Rohrbündel (2) aufweist, welches aus einem Rohr oder einer Rohrgruppe von End an End angeordneten Rohren in Form einer Helix besteht, wobei die Wand des oder der Rohre aus einem thermisch gut leitenden Material besteht und einen abgeplatteten und ovalen Querschnitt aufweist, dessen große Achse senkrecht oder ungefähr senkrecht zur Achse (X-X') der Helix ist, während die Weite des Zwischenraums, der zwei benachbarte Windungen trennt, konstant und wesentlich kleiner als die Dicke des Querschnitts ist, wobei das Bündel fest im Innern eines gasundurchlässigen Mantels (1) angebracht ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um ein zu erhitzendes Fluid, insbesondere kaltes Wasser, im Innern des oder der Rohre des Bündels (2) zirkulieren zu lassen, wobei dieser Mantel (1) eine Auslassmanschette (12) zum Auslassen von Verbrennungsgasen aufweist, wobei der Wärmetauscher so konfiguriert ist, dass die von dem Brenner (6) erzeugten heißen Gase das Bündel radial oder ungefähr radial überqueren, indem sie durch die Zwischenräumen, die seine Windungen trennen, hindurch strömen, wobei der Wärmetauscher Halteeinrichtungen (5;3-30) zum mechanischen Halten des Bündels in axialer Richtung aufweist, die die Druckbelastungen, die sich aus dem Innendruck des zirkulierenden Fluids, der zu einer Verformung der Wände führt, ergeben, absorbieren und somit verhindern, dass diese Kräfte zum Mantel (1) übertragen werden, wobei die Halteeinrichtungen einen Satz von Stangen (5) aufweisen, die sich außerhalb des Bündels (2) parallel zur Achse (X-X') der Helix erstrecken und deren Enden mit Stützelementen (3,30) integral sind, die an den beiden gegenüberliegenden Flächen des Bündels anliegen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    einerseits der Mantel (1) aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial hergestellt ist;
    andererseits der Wärmetauscher einen außerhalb des Bündels (2) und innerhalb des Kunststoffmantels (1) angeordneten Ring (100) aufweist, der mit Hilfe beispielsweise einer Reihe von Vorsprüngen (101), die in die Wand des Rings (100) hineingetrieben sind, in einem gewissen Abstand (j) zur Innenfläche des Mantels (1) gehalten wird, um so die Funktion einer thermischen Abschirmung sicherzustellen, die den Mantel (1) von der von den Verbrennungsgasen emittierten Hitze zu isolieren vermag.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine von dem Mantel (1) gehaltene Temperatursonde (9;9') aufweist, die das Abschalten des Brenners auslösen soll, wenn die im Innern des Mantels in der Nähe dieser Sonde herrschende Temperatur eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (100) aus einem nichtrostenden Stahlblech geringer Dicke hergestellt ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (3,30), das an einem der Enden des Stangensatzes angeordnet ist, eine dünne Platte beispielsweise in Form einer im zentralen Teil ausgesparten Scheibe, also in Form eines Rings, ist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3) als Stirnwand dient, die eine offene Seite des Mantels teilweise abdeckt und mit dem Mantel an seinem Rand verbunden ist, beispielsweise durch eine Falzverbindung.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (50) der Stangen durch die Stirnwand (3) hindurchgehen, so dass sie etwas nach außen vorstehen, und dadurch, dass diese Endabschnitte (50) mit Gewinde versehen sind, so dass sie ein lösbares Anbringen einer Tür (4) an der Stirnwand mit Hilfe von Schrauben (400) erlauben.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (4) mit dem Brenner (6) integral ist.
  8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier Stangen (5) vorgesehen und in einem Viereck angeordnet sind, und dass die Stützelemente, die an der der Stirnwand gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, aus einem Paar Flansche (30a,30b) bestehen, die entsprechend gekrümmt oder gebogen sind, um möglichst nah der Kontur des Bündels (2) folgend an zwei diametral gegenüberliegenden Zonen dessen anzuliegen, wobei jeder Flansch (30a,30b) an zwei benachbarten Stangen (5) befestigt ist.
  9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial, aus dem der Mantel (1) besteht, ein Verbundmaterial auf Basis von Harz ist, das mit Glasfasern oder -spänen beladen ist.
  10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz eine Zusammensetzung aus Polyphenylenoxid, Polystyrol und Polypropylen ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Bündel von koaxialen, Endan-End angeordneten und miteinander verbundenen Rohren (2a,2b) aufweist, von denen das eine als primärer Wärmetauscher und das andere als sekundärer Wärmetauscher dient, wobei ein Ablenkelement (7) zwischen diesen zwei Bündeln angeordnet und derart konfiguriert ist, dass die von dem Brenner erzeugten heißen Gase zuerst den primären Wärmetauscher (2a) durchqueren, indem sie von innen nach außen durch die Zwischenräume, die die Windungen trennen, hindurch strömen, dann den zweiten Wärmetauscher (2b) durchqueren, indem sie von außen nach innen durch die Zwischenräume, die die Windungen trennen, hindurch strömen, wonach sie durch die Manschette (12) ausströmen.
  12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkelement (7) mit den Rohrbündeln (2a,2b) integral ist.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (6) im Innern des Bündels angeordnet ist, das als primärer Wärmetauscher (2a) dient, wobei das Ablenkelement (7) scheibenförmig und mit dem Ende dieses Brenners integral ist, wobei dieses Ablenkelement an seinem Rand mit einer thermisch isolierenden Dichtung versehen ist, die an der Innenseite des Bündels anliegt.
  14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1) aus zwei Halbschalen-Formstücken besteht, die zusammengebaut und zum Beispiel mittels Schweißen miteinander verbunden sind.
  15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (100) aus zwei gebogenen komplementären Teilen (100a,100b) besteht, die zusammengebaut einen ringförmigen Mantel bilden, der sich an den Umfang der Innenfläche des Kunststoffmantels (1) unter Einhaltung des Abstands (j) anschmiegt.
  16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Ränder der gebogenen Teile (100a,100b) eine Reihe von ungefähr halbkreisförmigen oder halbovalen Kerben (102) aufweisen, die, wenn die gebogenen Teile (100a,100b) zusammengebaut sind, die geradlinigen Endabschnitte des Rohrs oder der Rohre der Helix umschließen.
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