DE3045387C2

DE3045387C2 - Rauchgaswärmetauscher

Info

Publication number: DE3045387C2
Application number: DE19803045387
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 4330 Mühlheim/Ruhr Hüßelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-02
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE3045387A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchgaswärmetauscher zur Nutzung der Restwärme von Verbrennungsgasen, der in einem Abschnitt eines Rauchgasrohres eines Heizkessels angeordnet ist, mit zwei jeweils in den Vorlauf oder in den Rücklauf des Heizkessels anschließbaren Endstücken und mit mehreren, zwischen den beiden Endstücken angeordneten, in axialer Richtung des Rauchgasrohres aneinanderreihbaren und fluchtend miteinander verbindbaren Zwischenstücken, wobei jedes der Endstücke und jedes der Zwischenstükke eine Axialbohrung zum Durchtritt der Rauchgase und mindestens einen außerhalb der Axialbohrung und parallel dazu angeordneten Strömungskanal für ein aufzuheizendes Medium aufweist.

Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad eines Heizkessels u. a. wesentlich dadurch beeinträchtigt ist, daß die Wärme der aus dem Heizkessel austretenden, sehr heißen Abgase ungenutzt bleibt, weil diese in den Schornstein geleitet werden und aus diesem in die

Atmosphäre austreten.

Um diesen Mangel zu beheben, ist durch die DE-OS 29 14 528 ein Rauchgaswärmetauscher der eingangs genannten Art bekannt, welcher aus mehreren einzelnen Teilgliedern in Form eines Gußringes aufgebaut ist. Der Gußring besteht im wesentlichen aus einer Ringkammer, in der das zu erwärmende Wasser strömt Das Wasser tritt über eine Einlauföffnung an der Stirnseite des Gußringes in die Ringkamme!' ein und

ίο wird von einer Scheidewand so umgelenkt daß es zunächst die gesamte Ringkammer durchströmen muß, bevor es über die Auslauföffnung an der gegenüberliegenden Stirnseite des Gußringes die Ringkammer wieder verläßt Diese bekannte Ausführung eines Rauchgaswärmetauschers hat den Nachteil daß die gesamte Menge des aufzuheizenden Wärmeträgers den Rauchgaskanal umströmt, so daß nur ein vergleichsweise schlechter Wärmeübergang von den Rauchgasen auf den aufzuheizenden Wärmeträger erfolgt

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile einen Rauchgaswärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher nicht nur einfach herzustellen und auch noch nachträglich bei bestehenden Anlagen zu montieren ist sondern darüber hinaus einen vergleichsweise hohen Wärmeübergang von den Rauchgasen auf den aufzuheizenden Wasserträger unter gleichzeitiger erheblicher Verbesserung des Wirkungsgrades des Heizkessels ermöglicht

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Strömungskanal jedes der Zwischenstücke als ein sich von der einen zur anderen Stirnseite des Zwischenstückes erstreckender Durchgangskanal und der Strömungskanal jedes der Endstücke als ein Anschlußkanal ausgebildet sind, wobei der Anschlußkanal von der dem Zwischenstück zugewandten Stirnseite des Endstücks beginnend in eine im Endstück radial nach außen geleitete Anschlußbohrung mündet.
Der Rauchgaswärmetauscher kann entweder in das

■Ό Rauchgasrohr unmittelbar eingebaut werden oder aber, insbesondere bei nachträglich auszurüstenden Anlagen, auf dieses aufgeschoben werden. Infolge der Strömung des aufzuheizenden Wärmeträgers in axialer Richtung durch einen oder mehrere Strömungskanäle ergeben

Ί5 sich für den aufzuheizenden Wärmeträger, bezogen auf die Kopf- und Zwischenstücke, vergleichsweise kurze Wege mit einer optimalen Aufheizung und damit eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades des Heizkessels. Durch den Aufbau aus Kopf- und

^⁰ Zwischenstücken kann der Rauchgaswärmetauscher in seiner Länge, je nach den gegebenen baulichen Verhältnissen, zusammengesetzt werden, um eine möglichst gute Nutzung der Abwärme der Verbrennungsgase zu erreichen. Die Anzahl der zu verwendenden Zwischenstücke ist beliebig.

Die End- und Zwischenstücke sind vorteilhaft als Rohrstücke ausgebildet, so daß diese entweder über das vorhandene, die Verbrennungsgase ableitende Rohr geschoben, oder aber in dieses als selbständiges Bauteil eingebaut werden können.

Jedes der Endstücke weist an seiner dem Rauchgasrohr zugewandten Stirnseite einen Anschlußstutzen für das Rauchgasrohr auf, so daß der Rauchgaswärmetauscher als Baueinheit leicht an diesem angebracht werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rauchgaswärmetauschers weisen die Strömungskanäle an ihren Anschlußbereichen Aussparun-

gen auf, weiche der Einlage von Dichtungen dienen, so daß sowohl die Endstücke als auch die Zwischenstücke dicht miteinander zu verbinden sind.

An jedem der End- und Zwischenstücke sind Flansche angeordnet, weiche axial verlaufende, miteinander fluchtende Befestigungsbohrungen aufweisen.

Bei Anordnung mehrerer Strömungskanäle in den End- und Zwischenstücken liegen deren Mittenachsen auf Kreisen mit demselben Radius.

Durch die <:rfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, mit nur wenigen Grundtypen an End- und Zwischenstücken das genormte Programm an Heizkesseln abzudecken, da lediglich die Innendurchmesser der End- und Zwischenstücke bestimmten Rohrnennweiten für die Abteilung der Verbrennungsgase angepaßt is werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rauchgaswärmetauschers ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Heizkessels mit einem Rauchgaswärmetauscher,

F1 g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Endstücks des Rauchgaswärmetauschers unü

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Zwischenstückes des Rauchgaswärmetauschers.

Ein Heizkessel 1 ist über ein Rauchgasrohr 2 zur Ableitung seiner Verbrennungsgase an einen nicht weiter dargestellten Schornstein angeschlossen. Der Heizkessel 1 weist einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4 auf. Auf den waagerechten Teil des Rauchgasrohres 2 ist der Rauchgaswärmetauscher 5 aufgeschoben oder aber als ein Rohrstück in dieses Rauchgasrohr 2 eingebaut Das eine Endstück 6 des Rauchgaswärmetauschers 5 ist über die Rohrleitung 8 an den Rücklauf 4 angeschlossen, während das andere Endstück 7 über die Rohrleitung 9 ^ an den Eingangsbereich 10 des Wärmeträgers (z. B. Wasser oder Dampf) in den Heizkessel 1 angeschlossen ist.

Der Rauchgaswärmetauscher 5 besteht aus den Endstücken 6, 7 sowie zwischen diesen angeordneten ■"> Zwischenstucken II, deren Anzahl beliebig ist und sich je nach den gegebenen Verhältnissen richtet. Die Endstücke 6, 7 sowie die Zwischenstücke 11 sind dichtend miteinander verbunden. Die Endstücke 6,7 und Zwischenstücke 11 bestehen aus Rohrstücken, die *> baukastenmäßig zusammengefügt sind.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind die Endstücke 6,7 mit Anschlußbohrungen 12 unterschiedlichen Durchmessers ausgerüstet, die zum Anschluß der Rohrleitungen 8, 9 dienen, deren Anschlyßstutzen in die Anschlußbohrun- >" gen 12 mittels Gewinde einschraubbar sind. Die Anschlußstutzen 12 weisen unterschiedlichen Durchmesser auf. so daß die Endstücke 6, 7 zum Anschluß an verschiedene Rohrdurchmesser der Rohrleitungen 8, 9 Verwendung finden können. Die nichtbenutzten An- " schlußbohrungen 12 werden mittels einschraubbarer Stopfen verschlossen. Die Anschlußbohrungen 12 der Endstücke 6, 7 stehen mit axial angeordneten Strömungskanälen 13 in Verbindung, welch»· beispielsweise als Sacklochbohrungen ausgeführt sein können, die ^b0 dicht nebeneinander angeordnet sind, wobei die Mittenlängsachsen der Strömungskanäle 13 auf Kreisen mit demselben Radius angeordnet sind. Die Strömungskanäle 13 münden an der einen Stirnseite 14 der Endstücke 6, 7, wobei ihre Mündungsbereiche Aussparungen 15 aufweisen. An ihrer anderen Stirnseite 16 sind die Endstücke 6, 7 mit je einem Anschlußstutzen 17 versehen, so daß das Aufschieben über das Rauchgasrohr 2 leicht und schnell durchführbar ist.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, weisen die Zwischenstükke 11 ebenfalls mehrere Strömungskanäle 18 auf, die dicht nebeneinander verteilt angeordnet sind, und zwar derart, daß sich die Mittenlängsachsen der Strömungskanäle 18 aller Zwischenstücke 11 auf Kreisen mit demselben Radius befinden. In den Mündungsbereichen der Strömungskanäle 18 sind an deren Stirnseiten 19,20 ebenfalls Aussparungen 15 vorgesehen.

Sowohl die Endstücke 6,7 als auch die Zwischenstükke 11 sind mit Flanschen 21 ausgestattet, weiche axial verlaufende, miteinander fluchtende Befestigungsbohrungen 22 aufweisen, die zur Aufnahme von nicht weiter dargesteUten Schraubbolzen dienen, so daß durch Zusammenfügung der beiden Enr¹.-röcke 6, 7 an den Enden und einer bestimmten Anzahl ve 3 Zwischenstükken 11 ein Rauchgaswärmetauscher 5 gebildet ist Durch den baukastenmäßigen Aufbau läßt sich der Rauchgaswärmetauscher 5 mit Leichtigkeit den jeweiligen Gegef^nheiten anpassen. In die Aussparungen 15 werden Ringdichtungen eingelegt so daß sowohl die Endstücke 6, 7 als auch die Zwischenstücke 11 dicht miteinander verbunden sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgernäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Das durch den Rücklauf 4 rückströmende Wasser wird durch die Rohrleitung 8 in das Endstück 6 des Rauchgaswärmetauschers 5 geleitet und durchströmt in axialer Richtung dessen Strömungskanäle 13,18. Dabei wird das Wasser durch die Wärme der das Rauchgasrohr 2 durchströmenden Verbrennungsgase aufgeheizt, so daß dieses das Endstück 7 mit einer höheren Temperatur als der Eingangstemperatur im EnJstück 6 wieder verläßt und über die Rohrleitung 9 in den Eingangsbereich 10 des Wärmeträgers des Heizkessels 1 eintritt. Infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem Eintritt am Endstück 6 und dem Austritt am Endstück 7 braucht der Wärmeträger im Heizkessel 1 nicht mehr so stark aufgeheizt zu werden, um im Vorlauf 3 dieselbe Temperatur aufzuweisen, so daß eine erhebliche Einsparung an Heizenergie erreicht wird.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist es auch möglich, das Endstück 6 des Rauchgaswärmetauschers 5 über die gestrichelt eingezeichnete Leitung 9' unmittelbar an den Vorlauf 3 anzuschließen und das andere Endstück 7 über die ebenfalls gestrichelt eingezeichnete Leitung 8' wieder in den Vorlauf 3 einmünden zu lassen, jedoch in Ftrö.vingsrichtung des Wärmeträgers gesehen hinter dem vorerwähnten Abzweig über die Leitung 9'. Auch bei dieser Anordnung ergibt sich eine erhebliche Energieeinsparung, da der Wärmeträger durch den Rauchgaswärmetauscher 5 eine zusätzliche Erwärmung erfährt und infolgedessen im Heizkessel 1 nicht mehr auf eine so hohe Vorlauftemperatur aufgeheizt zu werden braucht, wie sie im Heizsystem gewünscht ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rauchgaswärmetauscher zur Nutzung der Restwärme von Verbrennungsgasen, der in einem Abschnitt eines Rauchgasrohres eines Heizkessels angeordnet ist, mit zwei jeweils in den Vorlauf oder in den Rücklauf des Heizkessels anschließbaren Endstücken und mit mehreren, zwischen den beiden Endstücken angeordneten, in axialer Richtung des Rauchgasrohres aneinanderreihbaren und fluchtend miteinander verbindbaren Zwischenstücken, wobei jedes der Endstücke und jedes der Zwischenstücke eine Axialbohrung zum Durchtritt der Rauchgase und mindestens einen außerhalb der Axialbohrung und parallel dazu angeordneten Strömungskanal für ein aufzuheizendes Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (18) jedes der Zwischenstücke (11) als ein sich von der einen zur anderen Stirnseite des Zwischenstückes (11) erstreckender Durchgangskanal und der Strömungskanal (13) jedes der Endstücke (6, 7) als ein Anschlußkanal ausgebildet sind, wobei der Anschlußkanal von der dem Zwischenstück (11) zugewandten Stirnseite des Endstücks (6, 7) beginnend in eine im Endstück (6, 7) radial nach außen geleitete Anschlußbohrang (12) mündet

2. Rauchgaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die End- (6, T) und Zwischenstücke (11) als Rohrstücke ausgebildet sind.

3. Rauchgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche ) und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Endstücle (6, 7) an seiner dem Rauchgasrohr zugewandten Stirnseite einen Anschlußstutzen (17) für das kaucf. asrohr aufweist.

4. Rauchgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (13, 18) an ihren Anschlußbereichen Aussparungen (15) aufweisen.

5. Rauchgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der End- (6, 7) und Zwischenstücke (11) Flansche (21) angeordnet sind, welche axial verlaufende, miteinander fluchtende Befestigungsbohrungen (22) aufweisen.