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Dokumentenidentifikation DE4330361A1 09.03.1995
Titel Röhrenwärmeaustauscher
Anmelder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Erfinder Vetter, Richard, 31226 Peine, DE
Vertreter Depmeyer, L., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., 30823 Garbsen
DE-Anmeldedatum 08.09.1993
DE-Aktenzeichen 4330361
Offenlegungstag 09.03.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.1995
IPC-Hauptklasse F28D 7/08
IPC-Nebenklasse F28F 13/08   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Röhrenwärmeaustauscher, bei dem die Rohre von Verbrennungsgasen durchströmt und außen von Luft oder anderen Medien umströmt sind bzw. mit anderen Medien in Verbindung stehen, wobei sich innerhalb der Rohre eine oder mehrere Kondensatansammlungen befinden. Um mit einfachen Mitteln einen räumlich gut unterzubringenden Tauscher dieser Art zu schaffen, wird aufgrund der Erfindung vorgeschlagen, die Sohle der Zu- bzw. Ableitrohre für die Verbrennungsgase höher anzuordnen als die Sohle der zwischen den Zu- bzw. Ableitrohren befindlichen, zur Kondensatansammlung dienenden Rohre.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenwärmeaustauscher, bei dem die Rohre von Verbrennungsgasen, vorzugsweise den Abgasen von Warmwasserheizkesseln, durchströmt sind und außen von Luft umströmt sind oder die Rohre mit anderen Medien in Berührung kommen sollen, wobei sich innerhalb der Rohre eine oder mehrere Kondensatansammlungen befinden.

Diese Kondensatansammlungen sollen zu einer Abkühlung der Verbrennungsgase beitragen, zugleich aber eine Wärmespeicherfunktion ausüben. Um diese Ansammlungen innerhalb der Rohre bilden zu können, sind nach bekannten Vorschlägen (EP-A-0 488 096) in den Rohren staudammähnliche Vorsprünge vorgesehen; es ist aber auch möglich, den Kondensatstau durch eine Neigung der Rohre herbeizuführen. Während diese Vorsprünge besondere, nicht leicht auszuführenden Manipulationen innerhalb der Rohre voraussetzen, sind den Neigungen der Rohrkörper meist aus rein räumlichen Gründen Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röhrenwärmetauscher vorzuschlagen, der nur vergleichsweise einfache technische Mittel voraussetzt und zugleich eine günstige räumliche Unterbringung gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die Sohle der Zu- bzw. Ableitrohre für die Verbrennungsgas höher angeordnet als die Sohle des bzw. der zwischen dem Zu- und Ableitrohr befindlichen, zur Kondensataufnahme bestimmten Rohre, die ihrerseits mit ihrer Sohle praktisch in einer waagerechten Ebene angeordnet sind. Aufgrund einer solchen Ausbildung kann sich je nach dem aufgezeigten Höhenunterschied eine mehr oder weniger tiefe Kondensatmenge ansammeln, die allerdings über die Ableitrohre abfließen könnte, wenn zu viel Kondensat angefallen sein sollte. Diese Ausbildung verwirklicht man am besten mit Rohren unterschiedlichen Durchmessers, indem für die Rohre zum Ansammeln des Kondensats größere Rohre benutzt werden und die im Durchmesser kleineren Zu- und Ableitrohre über Reduzierstücke mit den größeren Rohren verbunden werden, wobei es zweckmäßig ist, die kleineren und die größeren Rohre so zu verlegen, daß sie alle praktisch in einer waagerechten Ebene liegen.

Zweckmäßigerweise wählt man bei Rohren im vorgenannten Sinne ein Durchmesserverhältnis von etwa 1:1,5.

Die so gewählte Verlegung der Rohre ist platzsparend und mit einfachen Mitteln des Rohrleitungsbaus, insb. aber bei Kunststoffrohren, zu verwirklichen, zumal alle Rohre praktisch mit ihren oberen Kanten in einer Ebene angeordnet werden können, wodurch glatte, ebene Begrenzungen des Wärmetauschers z. B. dessen Verlegung auch in Wänden oder Fußböden ohne weiteres möglich sind.

Die unterschiedlich großen Rohre sind auch günstig für die Ableitung der Verbrennungs- bzw. Abgase; sind die größeren Rohre mit dem Kondensat teilweise angefüllt, so haben sie einen lichten Durchgangsquerschnitt, der praktisch dem Durchgangsquerschnitt der kleineren Rohre für den Zufluß und das Ableiten entspricht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

Es zeigen

Fig. 1 einen Röhrenwandheizkörper in schaubildlicher Darstellung,

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1, nämlich den Heizkörpereintritt in der Seitenansicht,

Fig. 3 eine Austrittsstelle eines Röhrenwärmeaustauschers z. B. für den Heizkörper gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Heizkörper für die Verwendung als Bodenheizkörper z. B. für den Einbau in Decken und Böden von Wohnhäusern, Fabrikationsräumen und dgl.

Der Röhrenwärmeaustauscher besteht in seiner Gesamtheit aus Kunststoffrohren 1, 2 und Reduzierelementen 3, die ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sind. Die Rohre und Elemente werden zum Zusammenbau zusammengesteckt; aus diesen Gründen sind die Anschlußstellen 4 muffenartig ausgeführt, und die Abdichtung geschieht dabei durch Dichtungsringe 5.

Die Rohre 1, 2 können frei verlegt, aber auch in Wände oder Decken eingelassen z. B. einbetoniert sein. Es sind Verlegungen in Schlangenlinien gemäß Fig. 1 möglich, aber auch in der Weise, daß sich alle Rohre im wesentlichen in einer Ebene befinden, um so z. B. Heizkörper für waagerechte Böden zu schaffen.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers besteht darin, daß seine Rohre von Verbrennungsgasen - nach dem Ausführungsbeispiel von den Abgasen eines Warmwasserheizkessels - gespeist werden, und zwar mit ein so geringen Temperatur, z. B. einer Temperatur nahe oberhalb des Taupunktes, daß sich innerhalb der Rohre Kondensat bildet, welches gesammelt wird, um einerseits eine verbesserte Abkühlung der Abgase zu erzielen und andererseits das warme Kondensat zur Wärmespeicherung heranziehen zu können. Um dies effektiv ausführen zu können, werden unterschiedlich große Rohre benutzt.

Die Verbrennungsgase werden über die Rohre 1 zugeleitet und durch die Rohre 1&min; abgeleitet; sie haben z. B. einen Durchmesser von 10 cm. Zwischen diesen Rohren 1 befinden sich die Rohre 2, die z. B. einen Durchmesser von etwa 15 cm aufweisen. Dabei erfolgt der Übergang durch die Reduzierelemente 3. Wichtig ist dabei, daß die Sohle 6 (tiefste Stelle ) der Rohre 2 tiefer liegt als die Sohle 7 der Rohre 1. Zudem sind die Rohre 2 waagerecht verlegt. Dadurch liegen die unteren Abschnitte der Rohre 2 insgesamt tiefer als die Rohre 1. Damit kann sich in den Rohren 2 Kondensat sammeln, und das im Sinne der Pfeile 8 zuströmende und im Sinne der Pfeile 9 abströmende Verbrennungsgas findet eine breite, vom Kondensat gebildete freie Fläche, die zu einer weiteren Kondensatbildung bzw. Abkühlung führt. Diese Fläche ist mit 10 bezeichnet. Sollte der Kondensatspiegel ansteigen, so kann das Kondensat über die Rohe 1&min; abfließen.

Wenn die Rohre 2 z. B. als Heizelemente für waagerechte Böden dienen sollen, so müssen bei einer Verlegung in Schlangenlinien alle Rohre 2 auf einer Ebene bzw. mit ihrer Sohle 6 in einer waagerechten Ebene liegen, um auch die Verlegung des Tauschers zu vereinfachen und den Platzanspruch zu verringern. Zudem ist es auch zweckmäßig, daß die Rohre 1 und 1&min; in Bezug auf die Rohre 2 so angeordnet werden, daß die höchsten Stellen aller Rohre praktisch in einer Ebene liegen, wie dies auch aus Fig. 2 erkennbar ist; die gemeinsame, oben gelegene Ebene ist mit 10 bezeichnet.

Es sei bemerkt, daß man die unterschiedlich großen Rohre auch so bemißt und eine solche Stufung wählt, daß in den Rohren 2 im völlig angefüllten Zustand (Spiegel 10 in Höhe der Sohle 7) immer noch ein freier Durchgangsquerschnitt in einer Größe vorhanden sein soll, der zumindest im wesentlichen dem freien Durchgangsquerschnitt der Rohre 1 entsprechen soll.

Es sei auch vermerkt, daß in der Ableitung der Verbrennungsgase Bögen z. B. im Sinne der Linie 11 vorgesehen sein können.

Bei dem Heizkörper gemäß Fig. 4 sind die mit den Rohren 2 vergleichbaren Rohre 20 s-förmig verlegt, durch Krümmer 12 gleichen Durchmessers miteinander verbunden und alle in einer Ebene angeordnet. Auch hier werden die Abgase im Sinne des Pfeiles 8 zugeführt, jedoch hier von unten über einen Krümmer 13 zugeleitet und dann in die Waagerechte übergeleitet, worauf sich ein Reduzierelement 3 anschließt, um so wiederum die in den Fig. 2 und 3 aufgezeigten Höhen- und Durchmesserverhältnisse zu schaffen. Der waagerechte Teil des Krümmers 13 entspricht also dem in Fig. 2 gezeigten Rohr 1. Am Ende des Heizkörpers gemäß Fig. 4 kann auf ein Reduzierelement 3 verzichtet werden, weil hier ein nach oben weisender Krümmer 14 vorgesehen ist, der einen Kondensatstau zuläßt, einen ungewollten Abfluß aufgrund seines Anstiegs also vermeidet.


Anspruch[de]
  1. 1. Röhrenwärmeaustauscher, bei dem die Rohre von Verbrennungsgasen, vorzugsweise von den Verbrennungsgasen von Warmwasserheizkesseln durchströmt sind, wobei sich innerhalb eines oder mehrerer Rohre Kondensatansammlungen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle (7) der Zu- und Ableitrohre (1) für die Verbrennungsgase höher angeordnet ist im Vergleich zu der Sohle (6) der zwischen ihnen befindlichen Rohre (2).
  2. 2. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitrohre (1) einerseits und die anderen Rohre (2) andererseits eine unterschiedlichen Durchmesser haben und die Zu- und Ableitrohre einen kleineren Durchmesser aufweisen.
  3. 3. Tauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das sich die Durchmesser etwa verhalten wie 1 : 1,5.
  4. 4. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle (6) der zwischen den Zu- und Ableitrohren (1) befindlichen Rohre (2) waagerecht und bei mehreren nebeneinander liegenden Rohren praktisch in einer Ebene angeordnet ist.
  5. 5. Tauscher nach Anspruch 1, daß der Übergang zwischen den Rohren (1, 2) durch Reduzierstücke (3) herbeigeführt ist.
  6. 6. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1, 2) gegeneinander höhenversetzt angeordnet sind.
  7. 7. Tauscher nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am weitesten oben gelegenen Teile der Rohre (1, 2) in einer Ebene (10) angeordnet sind.
  8. 8. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohre (1, 2) und deren Verbindungen (3) aus Kunststoff bestehen und durch Zusammenstecken verbunden sind.
  9. 9. Tauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Rohre (1, 2) so gewählt und deren Versetzung so ausgebildet ist, daß der lichte Durchgangsquerschnitt durch die Rohre (2) mit der Kondensatansammlung zumindest im wesentlichen so groß ist wie der Durchgangsquerschnitt der Zu- bzw. Ableitrohre (1), wenn die Rohre (2) ihre größtmögliche Menge Kondensat aufgenommen haben.
  10. 10. Tauscher nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Boden- bzw. Deckenheizkörpern mit mehreren in der Waagerechten angeordneten, zur Kondensatansammlung dienenden Rohren (2) diese an ihrem Zulauf ein Reduzierstück (3) aufweisen, während die Ableitung der Abgase od. dgl. durch einen nach oben weisenden Krümmer (14) erfolgt.






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