JP6514798B2 - 伝熱器パイプ及び該伝熱器パイプを有する加熱ボイラ - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ炉の排ガスが貫流でき、かつ外側を加熱水で取り囲むことができるアウターパイプと、アウターパイプの内側表面積を大きくするためにアウターパイプの長手方向に延在するリブを備え、かつアウターパイプと導熱接触している、アウターパイプ内に挿入されたプロフィルインサートとを備える、加熱ボイラ、特にコンデンシングボイラの伝熱器パイプに関する。

同様に本発明は、加熱水室を画定して、かつ該加熱水室に前置された燃焼室を備えるハウジングを備える、加熱循環の加熱水を温めるための加熱ボイラ、特にコンデンシングボイラに関する。

出願人が販売しているような、上述のタイプの加熱ボイラは、ガス又は液体（加熱用オイル、灯油など）を燃焼させるコンデンシングボイラとして運転され得る。そのようなコンデンシングボイラでは、凝縮熱も利用するために、燃焼ガスは排ガスの水分が凝縮するまで冷却される。そのための前提は、加熱ボイラ又はコンデンシングボイラが、加熱ボイラを通る燃焼ガス路の終点部で燃焼ガスの露点温度よりも低い加熱水温度で運転されることである。加熱ボイラの水冷伝熱器パイプを通る燃焼ガスの経路をできる限り短い状態で、燃焼ガスを高温の流入温度から、露点温度と加熱ボイラの加熱水再循環を占める最低温の加熱水温度との間の温度まで冷却できるよう努力されている。そのために伝熱パイプが知られており、上述のタイプの伝熱器パイプは、例えば特許文献１から知られている。

欧州特許出願公開第０７５２０８８号

本発明の課題は、構造的に簡単な方法でかつコストをかけずに、燃焼ガスから加熱ボイラ内の加熱水への伝熱性能をより高くすることができる伝熱器パイプ及び加熱ボイラを提供する解決法を生み出すことである。

上述のタイプの伝熱器パイプでは、本課題は本発明に従って、アウターパイプの第１長手部分が平滑な壁で円筒状に形成され、アウターパイプの第２長手部分が貫流断面を狭める少なくとも１つの断面狭窄要素を備え、プロフィルインサートがアウターパイプの第１長手部分のみにわたって延在することによって解決される。言い換えれば、プロフィルインサートは、第１長手部分の内部のみに配設される。

同様に、上述のタイプの加熱ボイラでは、本課題は本発明に従って、燃焼室から出て加熱水室を通って延在する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つの伝熱器パイプが、ハウジング内部に配設されることによって解決される。その際、約１０ｋＷの非常に低い性能用の少なくとも１つの伝熱パイプが考えられるが、それに対して多くの使用時には複数の伝熱パイプが設けられる。少なくとも１つの伝熱器パイプは、加熱水室を通って例えば垂直に又は水平にも延在してよく、９０度（垂直）〜０度（水平）の他のいかなる角度も考えられる。

本発明の有利かつ合理的な実施形態及び発展形態は、従属請求項から得られる。

本発明によって、それぞれ機能に応じた構成で優れておりかつ単純でコストのかからない構造を備える伝熱器パイプ及び複数のそのような伝熱器パイプを有する加熱ボイラが利用可能である。従来技術から公知の伝熱器パイプで問題となったのは、高温の燃焼ガスが伝熱器パイプを通ってその入口からその出口まで流れ、その際に冷却されるということであった。その際に伴う著しい燃焼ガスの容積の減少によって、流速と乱流とが伝熱器パイプの出口に至るまでに大きく低下し、伝熱の効率に不利な影響を及ぼすことになった。これに対して本願発明では、アウターパイプの貫流断面を狭める少なくとも１つの断面狭窄要素によって、断面狭窄要素上流の、つまり燃焼室と断面狭窄要素との間の圧力損失が増え、これにより、本発明によると、明らかにより大きなエネルギを、燃焼室と断面狭窄要素手前の伝熱器パイプの第２長手部分とにおいて伝達できる。断面狭窄要素手前の長手部分において、貫流断面が小さくなったことによって、排ガスの流速は非常に高まり、それによって付加的に、伝熱とひいては排ガスのエネルギ利用とが向上する。貫流断面の狭窄部下流つまり断面狭窄要素下流の長手部分において、排ガスが再び膨張し、プロフィルインサートを有するアウターパイプの長手部分に運ばれる。伝熱器パイプの長手方向に延在するプロフィルインサートのリブによって非常に大きくなった表面積により、アウターパイプの第１長手部分において、排ガスは露点より低く冷却され、それによってコンデンシングボイラ技術とひいては加熱ボイラの効率とに有利な影響を及ぼす。伝熱器パイプによる本発明の利点、及び該伝熱器パイプが装備された加熱ボイラの利点は、以下のように記述できる。狭窄部がない伝熱器パイプと比べると、狭窄部上流の圧力損失の増大は、燃焼室と伝熱器パイプの流入口とにおいて伝熱の改善を引き起こす。更に狭窄部の領域及び特に狭窄部下流での流速の上昇によって、伝熱が改善する。なぜなら、断面狭窄要素によって、狭窄部手前での層流が狭窄部下流で乱流に転換されるからである。最終的に、伝熱器パイプの第１長手部分のプロフィルインサートのリブによる伝熱面積の拡大によって、狭窄部下流の流速が低くなり、これは排ガス温度の低下を招くことになり、それによって付加的に、加熱水への伝熱の改善に寄与する。

本発明に係る伝熱器パイプの実施形態において、本発明は、少なくとも１つの断面狭窄要素が少なくとも１つの陥没部として、アウターパイプの第２長手部分の壁に形成されることを意図している。これにより、断面変化の有利な作用様式を得るために、付加的な部材を製造して取り付ける必要がなくなる。

本発明に係る伝熱器パイプの実施形態において、少なくとも１つの断面狭窄要素が、アウターパイプの第２長手部分の壁に形成された少なくとも２つの第１陥没部を含んでおり、ここで上記２つの第１陥没部が、直径上で互いに対向して配設され、第１パイプ平面に関して鏡面対称に形成されていれば、特に効果的であることが、明らかとなった。

陥没部下流の流速を上げるために、更なる実施形態に従って意図されているのは、少なくとも２つの第１陥没部の間に、アウターパイプの直径の２％〜３％の少なくとも１つの第１貫流間隙を形成することである。

本発明によって意図されている断面狭窄部の効果を更に向上させるために、伝熱器パイプの実施形態において意図されているのは、断面狭窄要素が、少なくとも２つの第１陥没部に加えて、アウターパイプの第２長手部分の壁から形成された少なくとも２つの第２陥没部を含み、２つの第２陥没部は、直径上で互いに対向して配設され、第１パイプ平面に対して垂直に延在する第２パイプ平面に関して鏡面対称に形成されることである。

更に本発明が、断面狭窄要素の第２陥没部の実施形態において意図しているのは、少なくとも２つの第２陥没部の間に、アウターパイプの直径の１８％〜２２％の少なくとも１つの第２貫流間隙を形成することである。

断面狭窄要素下流での流速及び乱流の上昇を考慮して、本発明が更なる実施形態において意図しているのは、第１及び第２隆起部が、アウターパイプの第２長手部分の同一の軸方向位置に形成され、第１及び第２隆起部によって形成された、アウターパイプの第２長手部分の貫流断面が、Ｈ字型の断面を備えることである。当然ながら、第１及び第２隆起部は、アウターパイプの第２長手部分の異なる軸方向位置に、軸方向にずれて形成されることも考えられる。

本発明の実施形態によると、第１長手部分の軸方向長さが、第２長手部分の軸方向長さの少なくとも２倍に相当すれば、本発明に係る伝熱器パイプにとって最適であることが明らかとなった。代替実施形態では、第２長手部分の軸方向長さは、第１長手部分の軸方向長さよりも長くてよい。

本発明が有利な実施形態において意図しているのは、プロフィルインサートが、それぞれ１つの扇形の断面を備える少なくとも２つのシェル要素から形成されたパイプ体を含むことである。この実施形態によって、伝熱器パイプは簡単な生産法を用いて有利に製造可能である。

本発明に係る伝熱器パイプの実施形態において、パイプ体が２つのシェル要素を含み、これら２つのシェル要素が、互いに接する長手縁辺部に溝状の窪み及びリブ状の突起を有して形成され、これらを用いてシール状に係合されると、特に有利であり、ここで２つのシェル要素はその内側に、パイプ体の内法断面に突出しかつアウターパイプの長手方向に延在するリブを有して形成され、各シェル要素が、リブが片側に開いたプロフィルを形成する。リブが片側に開いたプロフィルの２つのハーフシェルとしての、シェル要素のこのような形状は、例えば押出成型によって、容易かつ低価格で製造可能である。

本発明が、本発明に係る伝熱器パイプの実施形態において意図しているのは、２つのシェル要素がそれぞれ、一方の長手縁辺部を密封溝で、かつ別の長手縁辺部を、密封溝の形状に適合する密封リブで形成されることである。ラビリンスシール状のこの実施形態によって、アウターパイプの第１長手部分において、排ガス又は凝集物をプロフィルインサートとアウターパイプとの間に流入させて腐食を引き起こしかねない間隙形成が防止される。

本発明に係る伝熱器パイプを製造するのに容易かつコストのかからない一手段は、本発明の実施形態において、少なくとも１つの断面狭窄要素が、アウターパイプの第２長手部分内に挿入された、ノズル状に形成されたパイプインサートとして成形されることからなる。これにより、断面狭窄部のための凹入部又は陥没部を考慮して、アウターパイプを後加工する必要がなくなる。むしろ、アウターパイプの内径に適合した直径を有し、従って伝熱器パイプの取り付け時又は提供時にプロフィルインサートと一緒にアウターパイプ内にはめ込むことができる、別個の断面狭窄要素が製造されれば充分である。

本発明は更なる実施形態において、アウターパイプが金属の合金、好適には鋼から形成され、プロフィルインサートがアルミニウムから形成されることを意図している。アウターパイプは、材料選択によって、排ガス凝集物に対して耐酸腐食性と耐アルカリ腐食性とを有し、またその端部において、伝熱器パイプを取り巻く加熱水室を燃焼室から、及び加熱水室の下部に設けられた加熱ボイラの排ガス集積部から分離するパイプ底面又はパイププレートに溶接できる。

最後に本発明は、伝熱の効率を向上させるために、少なくとも１つの断面狭窄要素を備えるアウターパイプの第２長手部分が、燃焼室とアウターパイプの第１長手部分との間に配設されることを意図している。これにより、伝熱器パイプの断面狭窄要素は、パイプの入口の領域において、燃焼ガスの流れに影響を及ぼし、伝熱器パイプ内の流速及び乱流を増大させる。

当然ながら、上述の及び以下で更に説明されることになる特徴は、本願発明の範囲を逸脱することなく、それぞれ記載された組み合わせのみならず、別の組み合わせ又は単独でも使用可能である。本発明の範囲は、請求項によってのみ定義される。

本発明の対象の更なる詳細、特徴及び利点は、本発明の好ましい実施例を例示的に示す図に関連した以下の記載から得られる。

図１は、本発明に係る加熱ボイラの斜視図である。 図２は、ハウジングが部分的に切断された加熱ボイラの更なる斜視図である。 図３は、加熱ボイラの本発明に係る伝熱器パイプの個別部材を表す斜視図である。 図４は、本発明に係る伝熱器パイプの断面図である。 図５は、本発明に係る伝熱器パイプの斜視図である。 図６は、パイプ平面に沿った本発明に係る伝熱器パイプの側面断面図である。 図７は、別のパイプ平面に沿った本発明に係る伝熱器パイプの更なる側面断面図である。 図８は、図６の伝熱器パイプの長手部分の拡大図である。 図９は、図７の伝熱器パイプの長手部分の別の拡大図である。 図１０は、本発明に係る伝熱器パイプの軸方向位置の横断面図である。 図１１は、本発明に係る伝熱器パイプの別の軸方向位置の更なる横断面図である。 図１２は、図１０に示された位置に対応する伝熱器パイプの横断面図であって、貫流断面が分かりやすくなっている。 図１３は、本発明に係る伝熱器パイプの斜視図であって、断面狭窄要素の領域が断面図として示されている。

図１では、加熱ボイラ２のハウジング１が斜視図で示されており、図２では、ハウジング１の内部をより良好に視認できるよう、ハウジング１は部分的に消されている。加熱ボイラ２は、詳細には図示されていない加熱循環の加熱水を温めるために使用され、コンデンシングボイラとして実施されていてよい。ハウジング１は加熱水室３を取り巻いており、更に加熱水室３の上部に設けられかつ図示されていないバーナが配設された、深鍋状に又は円錐形に形成された燃焼室４を含む。燃焼室４の底面には伝熱器が配設され、該伝熱器は、加熱水室３を通って詳細には図示されていない排ガス集積室に合流する複数の伝熱器パイプ５を備える。それゆえ伝熱器パイプ５は、燃焼室４の底面から出て、示された実施例においてはほぼ垂直に加熱水室３を通って延在しているが、代替的には、加熱水室内において伝熱器パイプ５が水平に延びる０度から垂直に延びる９０度までの間の任意の角度も考えられる。ここで加熱水が環流する伝熱器パイプ５の外面は、その熱を加熱水室３内の加熱水に放熱し、上部領域における温度が下部領域における温度を実質的に超えるように、伝熱器パイプ５において温度勾配が起こる。様々な加熱循環の冷却された再循環水が加熱水室３に再び供給される際に通る再循環連結部６、７が加熱水室に合流する。再循環連結部６と接続された加熱循環は、例えば工業用水を温めるのに使われ、つまり再循環温度が比較的高いが、他方で下の再循環連結部７は例えば床暖房用の加熱循環と接続され、つまり再循環温度が比較的低い。加熱循環用に温められた加熱水は、上部の前循環連結部８を介して取り出される。

図２は、上部領域において本発明に従って、陥没部又は周回する凹入部９をそれぞれ有して形成された伝熱器パイプ５を示している。本願発明に係る個々の伝熱器パイプ５は、図３において個別部材の斜視図に見られる。視認できるように、伝熱器パイプ５は、加熱ボイラ２の運転時にボイラ炉の排ガスが貫流し、かつ外面を加熱水に取り囲まれているアウターパイプ１０と、組み立てられた状態でアウターパイプ１０内に挿入されるプロフィルインサート１１とを備える。図示されている実施例では、アウターパイプ１０は金属の合金好適には鋼から形成される。プロフィルインサート１１は、アウターパイプ１０の内側表面積を大きくするために、その長手方向１２に延在するリブ１４を備え、アウターパイプ１０と導熱接触しており、ここでプロフィルインサート１１は、伝熱を向上させるためにアルミニウムから形成される。

図示されている実施例では、プロフィルインサート１１は、２つのシェル要素１５、１６から形成されたパイプ体を含む。２つのシェル要素１５、１６は、それぞれ１つの半円形の断面を備える。一体型のプロフィルインサート１１ももちろん考えられるが、そのようなプロフィルインサート１１はコストをかけずに製造できない。従って、少なくとも二分割されたプロフィルインサート１１を考えるべきであり、上記プロフィルインサート１１のシェル要素は扇形に形成され、これによって閉鎖されたプロフィルインサート１１が形成される。例示的実施形態によると、パイプ体は２つのシェル要素１５、１６を含み、該シェル要素１５、１６は、互いに接する長手縁辺部１７に溝状の窪み１８及びリブ状の突起１９を有して形成され、図４において拡大図で示されているように、これらを用いてシール状に係合される。２つのシェル要素１５、１６はその内側に、パイプ体の内法断面に突出しかつアウターパイプ１０の長手方向１２に延在するリブ１４を有して形成され、各シェル要素１５、１６が、リブ１４が片側に開いたプロフィルを形成する。特に、２つのシェル要素１５、１６はそれぞれ、一方の長手縁辺部１２を密封溝として機能する窪み１８で、別の長手縁辺部１２を、密封溝の形状に適合する突起１９である密封リブで形成される。両シェル要素１５、１６から組み立てられたプロフィルインサート１１は、その周面全体でアウターパイプ１０に直接接しており、プロフィルインサート１１を問題なくアウターパイプ１０内に挿入できるようにするために、アウターパイプ１０の内径よりもごく僅かに小さい外径を有して製造されている。

既に図３において確認できるように、アウターパイプ１０とプロフィルインサート１１の軸方向長さは異なっており、それは本発明に係る伝熱器パイプ５の様々な側面図を示す図６、７に図示されているが、それに対して図５は、プロフィルインサート１１がアウターパイプ１０内に挿入されており外部からは視認できない、個別の伝熱器パイプ５を示している。

図６から分かるのは、アウターパイプ１０の軸方向長さ２０は理想的にはプロフィルインサート１１の軸方向長さ２１の１．５倍に相当することであり、アウターパイプの軸方向長さ２０はプロフィルインサート１１の軸方向長さ２１の１．３倍又は１．７倍に相当することも考えられる。アウターパイプ１０の軸方向長さ２０とプロフィルインサート１１の軸方向長さ２１とが異なることによって、アウターパイプ１０は２つの長手部分に分割され得ることになる。ここでアウターパイプ１０の第１長手部分２２は、平滑な壁で円筒状に形成される。アウターパイプ１０の第２長手部分２３は、貫流断面を狭める少なくとも１つの断面狭窄要素２４を備える。ここでプロフィルインサート１１は、アウターパイプ１０の第１長手部分２２のみにわたって延在する。これによって、図示されている実施例では、第１長手部分２２の軸方向長さ２５が、第２長手部分２３の軸方向長さ２６の少なくとも２倍に相当することになる。代替的な長さの比率として、非常に特殊な使用の場合には、第２長手部分２３の軸方向長さ２６が、第１長手部分２２の軸方向長さ２５よりも長いということも可能である。

プロフィルインサート１１はアウターパイプ１０と同一平面上で終端するのではなく、小さな部品がアウターパイプ１０内に挿入されているため、プロフィルインサート１１は完全にアウターパイプ１０と特に第１長手部分２２とによって受承されていることが、図６に関連して示される。更に図２との関連で図６から分かるのは、それぞれのアウターパイプ１０の断面狭窄要素２４を備える第２長手部分２３が、燃焼室４と、対応するアウターパイプ１０のそれぞれの第１長手部分２２との間に配設されることである。その結果、それぞれの断面狭窄要素２４は、燃焼室４のすぐ下流に配設される。

ここで断面狭窄要素２４は、アウターパイプ１０の第２長手部分２３内に挿入された、ノズル状に形成されたパイプインサートとして成形されていてよい。これによりアウターパイプ１０は、第１長手部分２２も第２長手部分２３も通り抜けることができるように、平滑な壁で形成されることになる。それに対して、図示されている実施例においては、アウターパイプ１０の第２長手部分２３は凹入部又は陥没部９を備える。

図６〜図１３を概観して、以下において断面狭窄要素２４の形状をより正確に記載する。この目的のために、図６、７、１０に記載のアウターパイプ１０の断面は、第１パイプ平面２７と、第１パイプ平面２７に垂直に延在する第２パイプ平面２８とによって、分割される。ここで図６は、第１パイプ平面２７に沿った断面図を示しており、それに対して図７は、第２パイプ平面２８に沿った断面図を示している。図６〜図１３において明らかなように、断面狭窄要素２４は、アウターパイプ１０の第２長手部分２３の壁に形成された２つの第１陥没部又は凹入部２９、３０を含む。特に第１陥没部２９、３０は、第２長手部分２３の壁に押し込まれているため、第１陥没部２９、３０は、凹面に形成された又は内側に向かって湾曲した凹入部となっている。２つの第１陥没部２９、３０は、直径上で互いに対向して配設され、第１パイプ平面２７に関して鏡面対称に形成される。図８に示された図６の部分図Ａの拡大図が示すように、２つの第１陥没部２９、３０の間に、アウターパイプ１０の直径３２（図６参照）の２％〜３％の第１貫流間隙３１（図８参照）が形成される。第１陥没部２９、３０を形成するために、アウターパイプ１０の壁は、パイプの両側から点で凹入されるため、距離が最も狭い点で第１貫流間隙３１を形成する、内側に向かって湾曲した凹入部が生じる。ここで壁は、陥没部２９、３０のために、第２長手部分２３の軸方向長さ２６の０．４倍に相当する軸方向長さ３３（図９参照）にわたって変形するが、軸方向長さ３３が軸方向長さ２６の０．３倍〜０．５倍に相当することも可能である。ここで壁は、変形部のこの軸方向長さ３３全体で、第１陥没部２９、３０のために押し込まれて、壁は軸方向長さ３３にわたって第１陥没部２９、３０のために、平滑な壁のアウターパイプ１０の直径３２の０．６倍に相当する最大直径３４を備えるが、最大直径３４が平滑な壁のアウターパイプ１０の直径３２の０．５倍〜０．７倍に相当することも可能である。

図７、９は、第２隆起部３５、３６のための更なる図を示しており、第１隆起部２９、３０と第２隆起部３５、３６の変形部の軸方向長さ３３は理想的には同一であり、それゆえ図９においてのみ示されている。しかし変形部の軸方向長さは、第１隆起部と第２隆起部とで異なっていてもよい。図７において、プロフィルインサート１１のほかに更に軸方向断面Ｆ−Ｆが記入されており、該軸方向断面Ｆ−Ｆは図１１に図示されており、アウターパイプ１０とプロフィルインサート１１を形成する両シェル要素１５、１６とを示している。両第２隆起部３５、３６は、両第１隆起部２９、３０と共に断面狭窄要素２４を形成し、第１隆起部２９、３０は、第２隆起部３５、３６とは異なって形成される。２つの第２陥没部３５、３６も、直径上で互いに対向して設けられ、第２パイプ平面２８に関して鏡面対称に形成される。第２陥没部３５、３６も、第２長手部分２３の壁に押し込まれているため、第２陥没部３５、３６は、凹面に形成された又は内側に向かって湾曲した凹入部となっている。図９に示された図７の部分図Ｂの拡大図が示すように、２つの第２陥没部３５、３６の間に、第１貫流間隙３１よりも大きい、アウターパイプ１０の直径３２（図６参照）の１８％〜２２％の第２貫流間隙３７が形成される。ここでも、第２陥没部３５、３６を形成するために、アウターパイプ１０の壁は、パイプの両側から点で凹入されるため、距離が最も狭い点で第２貫流間隙３７を形成する、内側に向かって湾曲した凹入部が生じる。壁は、陥没部３５、３６のために、同様に第２長手部分２３の軸方向長さ２６の０．４倍に相当する軸方向長さ３３（図９参照）にわたって変形するが、軸方向長さ３３が軸方向長さ２６の０．３倍〜０．５倍に相当することも可能である。壁は、第２凹入部又は陥没部３５、３６を形成するために、この軸方向長さ３３全体で押し込まれ、壁は軸方向長さ３３にわたって、第２陥没部３５、３６のために、平滑な壁のアウターパイプ１０の直径３２の０．５５倍に相当する最大直径３８を備えるが、最大直径３８が平滑な壁のアウターパイプ１０の直径３２の０．４５倍〜０．６５倍に相当することも可能である。

第１陥没部２９、３０と第２陥没部３５、３６とを前述のように形成することで、図１０においてシェル要素１５、１６から形成されるプロフィルインサート１１を明示する線の入った面と、図１２において黒く塗られた領域とで示されている貫流断面３９ができる。第１隆起部２９、３０と第２隆起部３５、３６は、アウターパイプ１０の第２長手部分２３の同一の軸方向位置に形成される、つまり第１隆起部２９、３０と第２隆起部３５、３６は両方とも、同じ軸方向長さ３３にわたって延在しているため、第１隆起部２９、３０と第２隆起部３５、３６で形成される、アウターパイプ１０の第２長手部分２３の貫流断面３９は、Ｈ字型の断面を備える。図１３は、Ｈ字型の断面で始まるパイプ部分が省略されたアウターパイプ１０を示しているため、Ｈ字型に形成された貫流断面３９を良好に視認できる。

本発明に係る伝熱器パイプ５では、アウターパイプ１０の断面狭窄要素２４は、二重対称に形成された狭窄部であり、この狭窄部によって、従来技術から公知の欠点が回避される。なぜなら、従来技術の伝熱器パイプで問題となるのは、高温の燃焼ガスが伝熱器パイプを通ってその入口からその出口まで流れ、その際に冷却されることだからである。その際に伴う著しい燃焼ガスの容積の減少によって、流速と乱流とが伝熱器パイプの出口に至るまでに大きく低下し、伝熱の効率に不利な影響を及ぼすことになる。本発明によって伝熱は改善される。なぜなら、本発明に係る伝熱器パイプ５内の流速及び乱流は、断面狭窄要素２４によって増大するからである。凹入部又は陥没部２９、３０、３５、３６は、凹入部又は陥没部２９、３０、３５、３６手前の上流にある領域において圧力損失を増大させる。それによって、明らかにより大きなエネルギを、燃焼室４と陥没部２９、３０、３５、３６手前の伝熱器パイプ５のパイプ部分とにおいて伝達できる。陥没部２９、３０、３５、３６の領域において、流速は狭窄部によって非常に高まり、それによって同様に、伝熱とひいてはエネルギ利用とが向上する。陥没部２９、３０、３５、３６の後方の領域、つまり狭窄部の下流で、排ガスが再び膨張し、プロフィルインサート１１を有する部分に運ばれる。プロフィルインサート１１のリブ１４の表面積は非常に大きくなっており、ここで排ガスが露点より低く冷却されることによって、コンデンシングボイラ技術の利点が促進される。

本発明の実質的な利点は、以下のように要約できる。
‐圧力損失の増大により、燃焼室４及び伝熱器パイプ５の流入口での伝熱の改善が得られる。
‐狭窄部２４又は陥没部２９、３０、３５、３６の領域における流速の増大により、伝熱の改善が得られる（層流対乱流）。
‐プロフィルインサート１１のリブ１４を用いた伝熱面積の拡大による、狭窄部２４の後方又は下流の伝熱器パイプ５の第１長手部分２２における低流速化、及び排ガス温度の低下によって、伝熱の改善が得られる。

加熱ボイラ２における本発明に係る伝熱器パイプ５によって、周知技術よりも８５％〜９０％多いエネルギを伝達できる。

前述の発明は、当然ながら、記載され図示されている実施形態に限定されていない。図示されている実施例では、意図された使用法に応じて当業者が想到する数多くの変更が、それによって本発明の領域を出なければ、行われてよいことは明らかである。例えば、断面狭窄要素２４は、（４つの凹入部の代わりに）唯一の陥没部９として、アウターパイプ１０の第２長手部分２３の壁に形成されていてよく、又は複数の断面狭窄部が、対応する陥没部９によって、軸方向１２に若しくは軸方向の様々なパイプ位置に互いに前後して形成されていてよい。本発明に属するのは、以上の記載に含まれている及び／又は図示されている全てであり、具体的な実施例と相違して当業者が想到するものを含む。

１ ハウジング
２ 加熱ボイラ
３ 加熱水室
４ 燃焼室
５ 伝熱器パイプ
９ 陥没部
１０ アウターパイプ
１１ プロフィルインサート
１２ 長手方向
１４ リブ
１５、１６ シェル要素
１７ 長手縁辺部
１８ 窪み、密封溝
１９ 突起、密封リブ
２２ 第１長手部分
２３ 第２長手部分
２４ 断面狭窄要素
２５ 第１長手部分の軸方向長さ
２６ 第２長手部分の軸方向長さ
２７ 第１パイプ平面
２８ 第２パイプ平面
２９、３０ 第１陥没部、第１隆起部
３１ 第１貫流間隙
３２ アウターパイプの直径
３５、３６ 第２陥没部、第２隆起部
３７ 第２貫流間隙
３９ 貫流断面

Claims (6)

1. ボイラ炉の排ガスが貫流でき、かつ外側を加熱水で取り囲むことができるアウターパイプ（１０）と、
   前記アウターパイプ（１０）の内側表面積を大きくするために前記アウターパイプ（１０）の長手方向（１２）に延在するリブ（１４）を備え、かつ前記アウターパイプ（１０）と導熱接触している、前記アウターパイプ（１０）内に挿入されたプロフィルインサート（１１）と
   を備える、加熱ボイラ（２）、特にコンデンシングボイラの伝熱器パイプ（５）であって、
   前記アウターパイプ（１０）の第１長手部分（２２）は、平滑な壁で円筒状に形成され、
   前記アウターパイプ（１０）の第２長手部分（２３）は、貫流断面を狭める少なくとも１つの断面狭窄要素（２４）を備え、
   前記プロフィルインサート（１１）は、前記アウターパイプ（１０）の第１長手部分（２２）のみにわたって延在し、
   前記少なくとも１つの断面狭窄要素（２４）は、前記アウターパイプ（１０）の前記第２長手部分（２３）内に挿入される、ノズル状に形成されたパイプインサートとして成形され、
   前記第２長手部分（２３）は燃焼室（４）と前記第１長手部分（２２）との間に配置されるとともに該第１長手部分（２２）は前記第２長手部分（２３）の軸方向長さの少なくとも２倍に相当する軸方向長さを有する
   ことを特徴とする、伝熱器パイプ（５）。
2. 前記プロフィルインサート（１１）は、それぞれ１つの扇形の断面を備える少なくとも２つのシェル要素（１５、１６）から形成されたパイプ体を含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載の伝熱器パイプ（５）。
3. 前記パイプ体は、２つの前記シェル要素（１５、１６）を含み、前記２つのシェル要素（１５、１６）は、互いに接する長手縁辺部（１７）に、溝状の窪み（１８）及びリブ状の突起（１９）を有して形成され、前記窪み（１８）及び前記突起（１９）を用いてシール状に係合され、
   前記２つのシェル要素（１５、１６）はその内側に、前記パイプ体の内法断面に突出しかつ前記アウターパイプ（１０）の前記長手方向（１２）に延在する前記リブ（１４）を有して形成され、各前記シェル要素（１５、１６）は、前記リブ（１４）が片側に開いたプロフィルを形成する
   ことを特徴とする、請求項２に記載の伝熱器パイプ（５）。
4. 前記２つのシェル要素（１５、１６）はそれぞれ、一方の前記長手縁辺部（１７）を密封溝（１８）で、かつ別の前記長手縁辺部（１７）を、前記密封溝（１８）の形状に適合する密封リブ（１９）で形成される
   ことを特徴とする、請求項３に記載の伝熱器パイプ（５）。
5. 前記アウターパイプ（１０）は、金属の合金、好適には鋼から形成され、前記プロフィルインサート（１１）はアルミニウムから形成される
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の伝熱器パイプ（５）。
6. 加熱水室（３）を画定し、かつ前記加熱水室（３）に前置された燃焼室（４）を備えるハウジング（１）を備える、加熱循環の加熱水を温めるための加熱ボイラ（２）、特にコンデンシングボイラであって、
   前記燃焼室（４）から出て前記加熱水室（３）を通って延在する、請求項１に記載の少なくとも１つの伝熱器パイプ（５）が、前記ハウジング（１）内部に配設される
   ことを特徴とする、加熱ボイラ（２）。

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