DE7613603U1 - HEAT EXCHANGER ELEMENT FOR BOILER - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
A. 'GRÜNECKER dpl-im» A. 'GRÜNECKER dpl-im »
H. KlNKELDEYH. KlNKELDEY
W. STOCKMAIRW. STOCKMAIR
K. SCHUMANNK. SCHUMANN
P. H. JAKOB »PL-ING. PH JAKOB »PL-ING.
G. BE2OLD OH FER.NAT.' G. BE2OLD OH FER.NAT. '
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8 MÜNCHEN 228 MUNICH 22
G 814G 814
29- April 1976April 29, 1976
PINTEEM S.p.A.PINTEEM S.p.A.
Corso Canonico Allamano 11, Grugliasco (Turin), ItalienCorso Canonico Allamano 11, Grugliasco (Turin), Italy
Wärraetauscherelement für HeizkesselHeat exchanger element for boilers
Die Feuerung bezieht sich auf ein Värmetauschereleraent für Heizkessel, mit einem im Spritzgußverfahren aus einer Aluminiumlegierung hergestellten, abgeflachten Hohlkörper, welcher zwei einander gegenüberstehende, im wesentlichen rechteckige und außen mit Rippen, versehene Seitenwände aufweist, sowie mit zwei an einem Ende desselben hervor-The firing refers to a heat exchanger element for boilers with a flattened hollow body made from an aluminum alloy by injection molding, which has two opposing, essentially rectangular and externally ribbed side walls, as well as with two at one end of the same
TeLEFON (O8O)TELEPHONE (O8O)
7(JWoT26. oli7 (JWoT 26th oli
!AMME MONAPAT! AMME MONAPAT
stellenden Ansätzen, welche jeweils einen Querstutzen für den Zulauf und Ablauf von Wasser haben, und welches mit anderen, gleichartigen Wärmetauscherelementen zu einer Anordnung zusanraenfügbar ist, in welcher die Seitenwände der einzelnen Elemente im wesentlichen senkrecht stehen und ihre Rippen senkrecht verlaufen, so daß zwischen einander zugewandten Seitenwänden zweier benachbarter Elemente ein Steigschacht für Rauchgase gebildet ist, und bei welcher die Zulauf- und Ablaufstutzen der einzelnen Elemente untereinander zu einem unteren Einlaßverteiler bzw. einem oberen Auslaßsammler verbunden sind.introducing approaches, each of which has a cross connector for have the inlet and outlet of water, and which with other, similar heat exchanger elements to one Arrangement can be added in which the side walls of the individual elements are substantially perpendicular and their ribs are perpendicular so that between facing side walls of two adjacent elements a riser duct for flue gases is formed, and in which the inlet and outlet nozzles of the individual Elements are interconnected to form a lower inlet manifold or an upper outlet header.
Bekannte Wärmetauscherelemente der'vorstehend genannten Art haben zwei zueinander parallele Seitenwände, welche im Inneren des Körpers einen Strömungsweg für Wasser und zwischen jeweils zwei Elementen einen Strömungsweg für die Rauchgase begrenzen, wobei die beiden Strömungswege in der■Strömungsrichtung eine konstante Querschnittsgröße haben. Known heat exchanger elements of the aforementioned Art have two parallel side walls, which form a flow path for water and inside the body between every two elements a flow path for limit the flue gases, the two flow paths in the ■ flow direction having a constant cross-sectional size.
Im Hinblick auf den V/irkungsgrad des Wärmeaustauschs ist eine solche Ausbildung insofern nicht ideal, als sich das Volumen des Wassers beim Durchströmen der Elemente aufgrund der Erwärmung vergrößert, wodurch seine Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, während sich das Volumen der. Gase aufgrund der Abkühlung bei ihrer Strömung zwischen den Elementen hindurch verringert, so daß ihre Strömungsgeschwindigkeit stetig abnimmt. Für die Erzielung eines optimalen Wirkungsgrads des Wärmeaustauschs wäre jedoch eine möglichst gleichmäßige bzw. konstante Stromungsgeschwindigkeit des Wassers und der Rauchgase entlang den entsprechenden Strömungswegen anzustreben.With regard to the efficiency of the heat exchange is Such a training is not ideal in that it changes the volume of water as it flows through the elements increases due to the heating, whereby its flow velocity increases while the volume increases the. Gases due to the cooling as they flow between reduced through the elements, so that their flow rate decreases steadily. For the achievement an optimal efficiency of the heat exchange would, however, be as uniform or constant as possible Strive for the flow velocity of the water and the flue gases along the corresponding flow paths.
Somit liegt der !Teuerung die Aufgabe zugrunde ein Wärmetauscherelement für Heizkessel zu schaffen, mittels dessen ein besserer Wirkungsgrad des WärmeaustauschsThus, the rise in price is based on the task of a heat exchanger element for heating boilers, by means of which a better efficiency of heat exchange
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erzielbar ist als mit ähnlichen Elenenten bekannter Ausfuhr im g.is achievable as export known with similar elements in g.
Bei einem Värmetauscherelement der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum des Hohlkörpers durch eine Zwischenwand unterteilt ist, welche sich von dem die hohlen Ansätze aufweisenden Ende des Elements aus über einen Teil seiner Länge erstreckt und die beiden Seitenwände miteinander verbindet, und daß die Seitenwände voneinander divergieren, so daß der Innenraum des Hohlkörpers in dem nicht von der Zwischenwand unterteilten Bereich einen Strömungsweg mit in Ströraungsrichtung des Wassers zunehmender Querschnittsgröße bildet, während der zwischen jeweils zwei Elementen gebildete Steigschacht für die Rauchgase eine in Strömungsrichtung derselben abnehmende Querschnittsgröße aufweist. In a heat exchanger element of the type mentioned at the beginning this object is achieved according to the invention in that the interior of the hollow body is formed by an intermediate wall is divided, which extends from the end of the element having the hollow lugs over part of it Extends length and connects the two side walls together, and that the side walls diverge from one another, so that the interior of the hollow body has a flow path in the area not divided by the intermediate wall with increasing cross-sectional size in the direction of flow of the water forms, while the riser shaft formed between two elements for the flue gases is one in the flow direction of the same decreasing cross-sectional size.
i>as jLujuex'Lmgö^ctuüIic VZuiiuctciu^ciLcrGlciicni; ermöglicht Pii> as jLujuex'Lmgö ^ ctuüIic VZuiiuctciu ^ ciLcrGlciicni; enables Pi
gligli
der Zwischenwand, welche eine direkte Strömung des Was sers vom Einlaß zum Auslaß verhindert, die Erzielung eines optimalen Wirkungsgrads des Wärmeaustauschs, ins besondere je Dank der besonderen Ausbildung der Strömungswege, welche eine im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und der Rauchgase gewährleistet.the partition, which prevents a direct flow of the water from the inlet to the outlet, the achievement an optimal efficiency of the heat exchange, ins special each thanks to the special formation of the flow paths, which a substantially constant flow rate of the water and the flue gases guaranteed.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand der Zeichnung erläutert- Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the innovation are explained with reference to the drawing:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Wärmetauscherelements in einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung,Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a heat exchanger element in a preferred embodiment the innovation,
Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1 mit Teildarstellung eines zweitenFIG. 2 is a view in section along the line H-II in FIG. 1 with a partial representation of a second
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Eärmetauschereleraent,Heat exchanger element,
Fig. 3 eine in größerem Maßstab dargestellte Stirnansicht in Richtung der Pfeile III-III in Fig. 1,3 is an end view shown on a larger scale in the direction of arrows III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine in größerem Maßstab dargestellte Ansicht im Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und4 shows a view, shown on a larger scale, in section along the line IV-IV in FIGS. 1 and
Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende Teil-Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform.FIG. 5 is a partial sectional view corresponding to FIG. 2 a modified embodiment.
Ein in Fig. 1 bis 4 dargestelltes neuerungsgemäßes Wärmetauscherelement 10 hat einen im Spritzgußverfahren aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Hohlkörper von abgeflachter Form. Der Innenraum des Hohlkörpers ist durch zwei im wesentlichen rechteckige Seitenwände 12, 14, zwei schmale Stirnwände 16, 18 und zwei Längswände 20, 22 begrenzt.A heat exchanger element 10 according to the invention shown in FIGS. 1 to 4 has an injection molding process Hollow bodies made from an aluminum alloy and have a flattened shape. The interior of the hollow body is by two essentially rectangular side walls 12, 14, two narrow end walls 16, 18 and two longitudinal walls 20, 22 limited.
Das Warmerauscnerelement IG ibu mit; üichrcrcn gleichartigen Elementen, von denen eines teilweise in Fig. 2 dargestellt und mit 10a bezeichnet ist, zu einer Anordnung zusammensetzbar, in welcher die Seitenwände 12, 14 der einzelnen Elemente im wesentlichen senkrecht stehen. Die ^ so zusammengesetzte Anordnung ist für den Einbau oberhalb des (nicht gezeigten) Brennraums eines Kessels bestimmt.The warmerauscnerelement IG ibu with; They are of the same kind Elements, one of which is partially shown in FIG. 2 and denoted by 10a, to form an arrangement can be assembled, in which the side walls 12, 14 of the individual elements are substantially perpendicular. The ^ The arrangement assembled in this way is intended for installation above the combustion chamber (not shown) of a boiler.
Die Seitenwände 12 und 14 sind an der Außenseite in bekannter Weise mit Rippen 24 bzw. 26 bestückt, welche sich senkrecht über die gesamte Höhe des Elelents 10 erstrecken, um zwischen den einander zugewandten Seitenwänden zweier benachbarter Elemente aufsteigende Strömungswege zu begrenzen. Diese Anordnung ist in Fig. 2 erkennbar. Dort ist zwischen den Seitenwänden 14 und 12a der benachbarten Elemente 10 bzw. 10a ein Strömungsweg für Rauchgase gebildet, in welchen die Rippen 26 bzw. 24aThe side walls 12 and 14 are equipped on the outside in a known manner with ribs 24 and 26, which extend perpendicularly over the entire height of the element 10 to between the mutually facing side walls two adjacent elements to limit ascending flow paths. This arrangement is shown in FIG recognizable. There is between the side walls 14 and 12a of the adjacent elements 10 and 10a, a flow path for flue gases is formed, in which the ribs 26 and 24a
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der beiden Seitenwände hineinragen. Die Rippen 24a und sind zueinander versetzt angeordnet, so daß der Strömungsweg eine labyrinthähnliche Querschnittsform hat. Um das Einströmen der Rauchgase in Richtung des in 51Xg. 4-gezeigten Pfeils F1 in die zwischen den Elementen gebildeten Strömungswege zu erleichtern, hat die untere Längswand 20 eine abgerundete Form.of the two side walls protrude. The ribs 24a and 24a are offset from one another so that the flow path has a labyrinth-like cross-sectional shape. To prevent the flue gases from flowing in in the direction of the in 5 1 Xg. 4-shown arrow F1 in the flow paths formed between the elements, the lower longitudinal wall 20 has a rounded shape.
An der durch die Stirnwand 16 begrenzten Schmalseite hat daa Wärmetauscherelement zwei hohle Ansätze 28. 30, welche jeweils einen Querstutzen 32 bzw. 34- für den Zulauf und Ablauf von Wasser haben. Beim Zusammenbau mehrerer Wärmetauscherelemente 10 werden ihre Zulauf— und Ablaufstutzen so miteinander verbunden, daß sie im unteren Teil der Anordnung einen Einlaßverteiler und im oberen Tei3 einen Auslaßsaramler bilden.On the narrow side delimited by the end wall 16, the heat exchanger element has two hollow lugs 28 each a cross connector 32 or 34- for the inlet and have drainage of water. When assembling several heat exchanger elements 10, their inlet and outlet connections so connected that they have an inlet manifold in the lower part of the arrangement and in the upper part form an outlet aramler.
Gemäß der Neuerung ist der Innenrauin des Hohlkörpers durch eine Zwischenwand 36 unterteilt, welche sich von der Stirnwand 16 aus über einen Teil der Länge des Elements 10 erstreckt und die beiden Seitenwände 12 und 14-miteinander verbindet. Dadurch verhindert die Zwischenwand 36 eine direkte Strömung des V/assers vom unteren zum oberen Ansatz 28 bzw. 30 und erzwingt eine Strömung in Richtung des Pfeils P2 in Fig. 1.According to the innovation, the inner roughness of the hollow body is divided by an intermediate wall 36 which extends from the end wall 16 over part of the length of the element 10 extends and the two side walls 12 and 14 together connects. Thereby the partition 36 prevents a direct flow of the water from the lower one to the upper approach 28 or 30 and forces a flow in the direction of arrow P2 in FIG. 1.
Ferner ist gemäß der Neuerung vorgesehen, daß die Seitenwände 12 und 14-, wie in Fig. 4- dargestellt, aufwärts voneinander divergieren, so daß der Innenraum des Hohlkörpers in dem nicht von der Zwischenwand 36 unterteilten Bereich einen Strömungsweg bildet, dessen Querschnittsgröße in der Strömungsrichtung des Wassers zunimmt, während der zwischen jeweils zwei Elementen 10 gebildete Strömungsweg für die Rauchgase eine in der Strömungsrichtung derselben stetig abnehmende Querschnittsgröße hat. Wie man in Fig. 3 und 4- erkennt, verlaufen Furthermore, it is provided according to the innovation that the side walls 12 and 14-, as shown in Fig. 4-, diverge upward from each other, so that the interior of the hollow body in the not from the intermediate wall 36 divided area forms a flow path, the Cross-sectional size increases in the direction of flow of the water, while that between each two elements 10 Formed flow path for the flue gases has a steadily decreasing cross-sectional size in the flow direction of the same. As can be seen in Fig. 3 and 4-, run
die äußeren Ränder der Rippen 24, 26 vom unteren Ende des Elements 10 aus zunächst in einem dem der Seitenwände 12, 14 entsprechenden Winkel divergent und im oberen Seil des Elements in einem der größten Breite desselben entsprechenden Abstand parallel zueinander.the outer edges of the ribs 24, 26 from the lower end of the element 10 from initially at an angle corresponding to that of the side walls 12, 14 divergent and in the upper Rope of the element parallel to one another at a distance corresponding to the greatest width of the same.
Zur seitlichen Begrenzung des Strömungswegs für die Rauchgase stehen die jeweils äußersten Rippen 38, 40 und 42, 44 der Seitenwände 12 bzw. 14 weiter an diesen hervor als die übrigen Rippen 24 bzw. 26. Die äußeren Ränder dieser verbreiterten Rippen 38 bis 44 verlaufen, wie man in Fig. 3 und 4 erkennt, über die gesamte Höhe des Elements 10 in einem der größten Breite desselben entsprechenden Abstand parallel zueinander.The outermost ribs 38, 40 are provided to laterally limit the flow path for the flue gases and 42, 44 of the side walls 12 and 14 respectively further on them protruding than the remaining ribs 24 and 26. The outer edges of these widened ribs 38 to 44 run, as can be seen in Fig. 3 and 4, the same over the entire height of the element 10 in one of the greatest width corresponding distance parallel to each other.
Beim Zusammenbau zweier Elemente 10 kommen die verbreiterten äußersten Rippen der einander zugewandten Seitenwände in gegenseitige Anlage. Wie man in Fig. 2 erkennt, befinden sich die verbreiterten Rippen 42, 44 der Seitenwand 14 des einen Elements 10 in schlüssiger Anlage an den verbreiterten Endrippen 38a bzw. 40a der Seitenwand 12a des anderen Elements 10a.When two elements 10 are assembled, the widened outermost ribs of the side walls facing one another come in mutual investment. As can be seen in Fig. 2, the widened ribs 42, 44 are located Side wall 14 of one element 10 in close contact with the widened end ribs 38a and 40a the side wall 12a of the other element 10a.
In einer in Fig. 5 dargestellten Abwandlung sind die Endrippen des Wärmetauscherelements so ausgebildet und angeordnet., daß sie beim Zusammenbau der Elemente in formschlüssigen Eingriff miteinander kommen. In Fig. 5 sind gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 bis 4 geänderte Teile mit den gleichen, jedoch um 100 vermehrten Bezugszeichen bezeichnet. Die verbreiterte Endrippe 144 hat hier in ihrer äußeren Randfläche eine sich über die gesamte Länge der Rippe erstreckende Nut 144s für die .,:Aufnahme des freien Rands der Endrippe 140a eines benachbarten Wärmetauscherelements. Die Endrippe 140 des Elements 10 ist ihrerseits in eine Nut in der Endrippe eines benachbarten Wärmetauscherelements einführbar,In a modification shown in Fig. 5, the end ribs are of the heat exchanger element so designed and arranged. That they are in positive locking when assembling the elements Engagement with each other. In Fig. 5 compared to the embodiment according to FIGS. 1 to 4 are changed Parts are denoted by the same reference numerals, but increased by 100. The enlarged end rib 144 has here in its outer edge surface a groove 144s extending over the entire length of the rib for the .,: Recording of the free edge of the end rib 140a of an adjacent one Heat exchanger element. The end rib 140 of the element 10 in turn is in a groove in the end rib an adjacent heat exchanger element insertable,
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und Entsprechendes trifft auch für die verbreiterten Rippen am anderen Ende der Elemente au.and the same applies to the widened ribs at the other end of the elements.
Beim Spritzguß der neuerungsgemäßen Wärmetauscherelemente aus einer Aluminiumlegierung werden im Hohlkörper zunächst öffnungen zum Entfernen der Formkemteile gebildet. Für die Herstellung des in Pig. 1 bis 4During the injection molding of the heat exchanger elements according to the invention First, openings for removing the mold core parts are made from an aluminum alloy in the hollow body educated. For making the in Pig. 1 to 4
§ gezeigten Wärmetauscherelements werden drei Formkernteile benötigt, von denen zwei durch in den hohlen Ansätzen 28, 30 gebildete Öffnungen 46 bzw. 48 und eines durch eine Öffnung 50 in der Stirnwand 18 hindurch herausgezogen werden. Aus Gründen der Verinfachung undThe heat exchanger element shown will be three mold core parts required, of which two through openings 46 and 48 and respectively formed in the hollow lugs 28, 30 one can be pulled out through an opening 50 in the end wall 18. For the sake of simplicity and
j Wirtschaftlichkeit haben die drei. Öffnungen 46, 48, im wesentlichen die gleiche Form eines Trapezes mit in der gleichen Richtung wie die Seitenwände 12, divergierenden Seiten (Fig. 3, 4). Um den Innenraum des Wärmetauscherclements 10 mit Ausnahme der Stutzen 32 und 34 abdichtei d zu verschließen, sind für die Öffnungen 46, 48 und 50 Deckel 52, 54 bzw. 56 von gleicher Form aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Die Deckel haben eine der der Öffnungen entsprechende Trapezform und sind am Hohlkörper des Wärmetauscherelements angeschweißt.j The three are cost-effective. Openings 46, 48, essentially the same shape of a trapezoid with in the same direction as the side walls 12, diverging sides (Fig. 3, 4). Around the interior of the heat exchanger element 10 with the exception of the nozzle 32 and 34 sealing are for the Openings 46, 48 and 50 covers 52, 54 and 56, respectively of the same shape made of an aluminum alloy. The lids have one of the openings corresponding Trapezoidal shape and are welded to the hollow body of the heat exchanger element.
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