Abgaswärmetauscher

Abstract

 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abgaswärmetauscher für eine mit einem weiteren Wärmetauscher versehene brennstoffbeheizte Wärmequelle zum Einbau in eine mit einem Gebläse versehene, Umlenkungen aufweisende Abgasleitung sowie mit einer Wärmeisolierung.
Solche Abgaswärmetauscher werden entweder oberhalb eines Kessels montiert oder direkt auf den Heizkessel aufgesetzt. Hierbei findet eine oftmalige Umlenkung des Abgasstromes statt, außerdem wird das abgekühlte Abgas hinter dem Abgaswärmetauscher durch das noch heiße Abgas vor dem Wärmetauscher hindurchgeführt. Hieraus resultiert ein mangelhafter Wirkungsgrad des Abgaswärmetauschers und eine Neuführung des Abgasrohres, wenn ein Abgaswärmetauscher in eine bestehende Heizungsanlage eingefügt werden soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgaswärmetauscher zu schaffen, dessen Ein- und Auslast derart angeordnet sind, daß er in bereits bestehende Abgasführungen eines Kessels, Umlaufwasserheizers, Combi-Wasserheizers oder Ofens eingebaut werden kann, der mit einem optimalen Wirkungsgrad arbeitet und bei dem eine Nachheizung des Abgases, das den Wärmetauscher verläßt, möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, daß der Abgasauslaß aus dem Abgaswärmetauscher an dessen Oberseite vorgesehen ist, daß an dieser Stelle das Gebläse untergebracht ist, daß die Abgasführung in einer Ebene angeordnet ist und daß eine Bypaßabgasstrecke zum Abgaswärmetauscherelement vorgesehen ist.
Durch die Hochlage des Gebläses ist es möglich, dieses trocken und damit korrosionsfrei zu halten.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Heizeinrichtungen für Einfamilienhäuser und Wohnungen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abgaswärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] Ein solcher Wärmetauscher ist bekanntgeworden durch Buijserd und Vrij "Wärmerückgewinnung aus Verbrennungsgasen an Haushaltsgasgeräten" GWF 120 (1979) 11, Seite 545 ff. Solche Abgaswärmetauscher werden entweder oberhalb des Kessels montiert oder direkt auf den Heizkessel aufgesetzt. Hierbei findet eine 8malige Umlenkung des Abgasstromes statt, außerdem wird das abgekühlte Abgas hinter dem Abgaswärmetauscher durch das noch heiße Abgas vor dem Wärmetauscher hindurchgeführt. Aus diesen Unzuträglichkeiten resultiert einmal ein mangelhafter Wirkungsgrad des Abgaswärmetauschers und zum zweiten eine Neuführung des Abgasrohres, da sich solche Abgaswärmetauscher kaum in eine bestehende Abgasrohranlage einfügen lassen. Weiterhin ist das Gebläse zum Abziehen der abgekühlten Abgase aus dem Abgaswärmetauscher an einer relativ tiefen Stelle der Leitungsführung angebracht, woraus Schwierigkeiten resultieren, das Gebläse trocken und damit korrosionsfrei zu halten.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen Abgaswärmetauscher zu schaffen, dessen Ein- und Auslaß derart angeordnet sind, daß er in eine bereits bestehende Abgasführung eines Kessels, Umlaufwasserheizers, Combi-Wasserheizers oder Ofens eingebaut werden kann, der mit einem optimalen Wirkungsgrad arbeitet und bei dem eine Nachheizung des Abgases, das den Wärmetauscher verläßt, möglich ist.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichenden Merkmalen des Hauptanspruches.

[0005] Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren eins und zwei der Zeichnung hervor, die die Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutern.

[0006] Es zeigen

Figur eins einen Schnitt durch einen Abgaswärmetauscher und

Figur zwei einen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung des Abgaswärmetauschers.

[0007] Der Abgaswärmetauscher gemäß Figur eins stellt ein integriertes Gerät dar, das mit einem untenliegenden Einlaß 1 und einem obenliegenden Auslaß 2, deren Mittelachsen miteinander fluchten, zum Einbau in eine senkrechte Abgasleitung vorgesehen ist und das über Befestigungselemente 3 und 4 an einer Aufstellungswand als separate Einheit befestigt werden kann.

[0008] Der Abgaswärmetauscher ist im wesentlichen aus Blechteilen 5 hergestellt, im Bereich des Einlasses 1, also stromaufwärts, des eigentlichen Wärmetauscherkörpers 6 sind die Außenwände, seine Unterseite und Seitenwände mit einer Wärmeisolierung 7 versehen. Während Einlaß 1 und Auslaß 2 über einen senkrechten Kanal 8 im Sinne eines Bypaßkanals miteinander verbindbar sind, zweigt vom Kanal 8 an der Unterseite eine Wärmetauscher-Einlaßöffnung 9 und an der Oberseite in der Nähe des Auslasses eine Wärmetauscher-Auslaßöffnung 10 ab. Die Wärmetauscher-Einlaßöffnung 9 ist durch eine Umlenkklappe 11, deren Drehpunkt bei 12 vorgesehen ist, ganz oder teilweise verschließbar. Hierbei ist es vorgesehen, die Stellung der Klappe 11 durch einen Wärmefühler, der die Temperatur des Abgases in der Höhe des Auslasses 2 fühlt, zu verstellen. Hiermit kann erreicht werden, daß eine bestimmte vom Taupunkt abhängige Temperatur des Abgases im Auslaß nicht unterschritten wird, um die Kondensation des Abgases im Schornstein zu vermeiden.

[0009] Von der Wärmetauscher-Einlaßöffnung 9 führen durch Lamellen 13 getrennte Kanäle 14 und 15 zu einem Wärmetauscher-Einlaßraum 16, der gegenüber der Außenatmosphäre durch die Isolierung 7 und an der Rückseite durch eine Hohlwand 17 isoliert ist.

[0010] Oberhalb des seitlich neben dem Kanal 8 angeordneten Innenraumes 16 ist der eigentliche Wärmetauscherkörper 6 vorgesehen. Auch der Wärmetauscherkörper 6 ist allseitig entweder durch die Isolierung oder die Hohlwand gegenüber umgebenden Teilen und der Atmosphäre wärmeisoliert. Der Wärmetauscherkörper 6 ist an eine Vor- und Rücklaufleitung einer nicht weiter dargestellten Heizunganlage angeschlossen. Oberhalb des Wärmetauscherkörpers 6 erstreckt sich ein Auslaßraum, der in eine zentrale Engstelle 18 übergeht, in der ein Laufrad 19 eines Gebläses 20 angeordnet ist, das von einem Motor 21 angetrieben ist. Aus dem Gebläse 20 zweigt radial eine Leitung 22 ab, die zu den Auslaßöffnungen 10 führt.

[0011] Die Lamellen 13 bzw. eine vorstehende Kante 23 im Zuge der Hohlwand 17 dienen als Ableitformstücke für aus dem Wärmetauscherkörper 6 herabtropfendes Kondensat. Dieses Kondensat sammelt sich am tiefsten Punkt des Blechgehäuses 5, wo es von einer Leitung 24 nach außen abgeführt wird.

[0012] Bei dem Abgaswärmetauscher gemäß Figur zwei handelt es sich um ein sogenanntes Aufsatzgerät, das auf einen bestehenden Heizungskessel mittels Füßen 30 aufgesetzt und befestigt werden kann. Einlaß 1 und Auslaß 2 fluchten zueinander. Vom Einlaß her gesehen, schließt sich an einen Einlaßraum 16 der seitliche Einlaßkanal 15 an, dessen Außenwände mit der Wärmeisolation 7 versehen sind, die sowohl seitlich gegenüber der Außenatmosphäre als auch gegenüber dem Wärmetauscherkörper 6 erfolgt. Der Einlaßkanal 15 geht in einen weiteren Raum 31 über, an den sich unmittelbar der Wärmetauscherkörper 6 anschließt, der auch an allen Seiten durch die Isolierungen 7 gegenüber den umliegenden Räumen geschützt ist. Der Raum 31 ist gegenüber dem Auslaß 2 durch eine mit Bohrungen 32 versehene Strahlwand 33 abgeschirmt. Stromab des Wärmetauscherkörpers ist der Auslaßraum 34 vorgesehen, der in Richtung auf den Einlaß 1 zum Abgaswärmetauscher mit der bereits erwähnten Isolation 7 versehen ist. Der Auslaßraum 34 steht über einen Auslaßkanal 35 mit dem Auslaß 2 in Verbindung, der Auslaßkanal 35 ist wiederum über eine Isolierung 7 mit dem Wärmetauscherkörper, gegenüber der Atmosphäre aber unisoliert, nur durch die Blechwand 5 verbunden.

[0013] In einem Raum 36 oberhalb des Kanals 35 ist oberhalb der Strahlwand 33 das Gebläserad 19 vorgesehen, dessen Motor nicht weiter dargestellt ist. Der Auslaß des Gebläses ist direkt mit dem Auslaß 2 verbunden.

[0014] Beim dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur zwei fehlt der Bypaßkanal 8, bei diesem Ausführungsbeispiel muß das gesamte Abgas, das von der Wärmequelle kommt, das Wärmetauscherelement 6 durchsetzen. Bei beiden Ausführungbeispielen ist das Gebläse mit Ventilator an der höchsten Stelle des Wärmeaustauschers angeordnet, beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur zwei findet noch eine Aufheizung des Gebläses über die Strahlwand 33 bzw. durch dort austretendes heißes Abgas statt, so daß der Ventilator stets unter trockenen Bedingungen läuft, so daß Korrosionserscheinungen weitestgehend vermieden werden. Bei beiden Ausführungsbeispielen fluchten Ein- und Auslaßöffnungen 1 und 2, so daß beide Abgaswärmetauscher in bestehende Abgasleitungen ohne weiteres einfügbar sind, indem ein entsprechend langes Stück aus den Abgasleitungen herausgetrennt wird. Beide Ausführungsbeispiele weisen gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, daß Leitungskreuzungen vermieden sind, so daß weitgehend ein optimaler Wirkungsgrad erzielt wird, ohne daß in unerwünschter Weise abgekühltes Abgas hinter dem Wärmeaustauscher wieder aufgeheizt wird. Es ist möglich, die beiden Geräte nach den Figuren eins und zwei sowohl als Wandgeräte auch ohne Kaminanschluß, also mit Abgasabführung direkt durch die Befestigungsmauer, als auch als Aufsetzgeräte auf die bestehende Wärmequelle auszugestalten. Weiterhin ist es insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach Figur zwei möglich, dem Abgas Tertiärluft aus dem Aufstellungsraum, beispielsweise über einen Stutzen 37, beizumischen. Diese Luft könnte auch aus der Außenatmosphäre stammen.

[0015] Der Raum 34 beim Ausführungsbeispiel nach Figur zwei ist so gestaltet, daß der untenliegende Boden eine Rinne 38 bildet, in der sich abtropfendes Kondensat sammelt und nach außen über eine Leitung abgeführt werden kann. Hierbei ist sichergestellt, daß das Kondensat ohne Beaufschlagung mit heißem, frischem Abgas ausfallen kann.

Ansprüche

1 . Abgaswärmetauscher für eine mit einem weiteren Wärmetauscher versehene, brennstoffbeheizte Wärmequelle zum Einbau in eine mit einem Gebläse versehene, Umlenkungen aufweisende Abgasleitung sowie mit einer Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaß (2) aus dem Abgaswärmetauscher an dessen Oberseite vorgesehen ist, daß an dieser Stelle das Gebläse (19, 21) untergebracht ist, daß die Abgasführung in einer Ebene angeordnet ist und daß eine Bypaßabgasstrecke (32/8) zum Abgaswärmetauscherelement (6) vorgesehen ist.

2. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß (1) und Auslaß (2) an der Ober-und Unterseite fluchtend zueinander am Gehäuse (5) angeordnet sind.

3. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einlasses (1) nach außen und gegenüber dem Wärmetauscherelement (6) eine Isolierung (7) vorgesehen ist.

4. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Auslaßleitung, stromab des Wärmetauscherelementes (6), eine Isolierung (7) gegenüber dem Wärmetauscher element (6) vorgesehen ist.

5. Der Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Wärmetauscherelementes (6) eine Kondensatabführung (24, 38) angeordnet ist.

6. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wärmetauscherelement (6) abtropfende Kondensat kreuzungsfrei zum Abgaseinlaß abgeführt ist.

7. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatabführung vom Abgaswärmetauscherelement (6) durch Lamellen (13, 23) gebildet ist, zwischen denen der Abgaseinlaß in Form von Kanälen (14, 15) vorgesehen ist.

8. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß für das Abgas zum Wärmetauscherelement (14, 15) durch eine Klappe (11) im Querschnitt gesteuert ist.

9. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat vom Wärmetauscherelement im Gleichstrom zum Abgas abgeführt ist.

Zeichnung