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Die Erfindung betrifft einen Abgaswärmetauscher für Heizungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein aus der DE-AS 17 78 199 bekannter Abgaswärmetauscher besteht aus einem Doppelmantel, in dem die aufzuheizende Flüssigkeit geführt ist. Der Wärmetauscher ist als Bypass zu einem Abschnitt der Abgasleitung angeordnet, wobei in dem Leitungsabschnitt eine Steuerklappe angeordnet ist, mit der der Abgasstrom auf den Wärmetauscher und die Abgasleitung aufteilbar ist.
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Da der Wärmetauscher senkrecht zum Abgasleitungsabschnitt angeordnet ist, baut der gesamte Abgaswärmetauscher sehr groß und ist daher insbesondere in bestehenden Heizungsanlagen schlecht oder nur mit großer Mühe einbaubar. Die Anordnung hat ferner den Nachteil, daß die eintretenden, den Wärmetauscher durchströmenden Abgase insgesamt um 360° umgelenkt werden müssen, bis sie aus dem Wärmetauscher austreten können. Durch diese mehrfache Umlenkung wird die Abgasströmung erheblich verlangsamt, wodurch sich eine Behinderung der Abgasströmung ergibt und damit eine Beeinträchtigung der Verbrennung nicht ausgeschlossen werden kann. Weiterhin ist der Aufbau des Wärmetauschers aus mehreren Rohren aufwendig und bietet keinen optimalen Wärmeübergang zwischen den Abgasen und der aufzuheizenden Flüssigkeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kleinbauenden Abgaswärmetauscher zu schaffen, dessen Abgasweg strömungsgünstig ausgebildet und mit dem eine genau gesteuerte Aufheizung der Flüssigkeit erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Aus dem erfindungsgemäßen Aufbau ergibt sich eine zueinander parallele Lage des Wärmetauschers und der Abgasleitung, so daß eine mehrfache Umlenkung des Abgasstroms zum Durchströmen des Wärmetauschers nicht erforderlich ist. Dies gewährleistet auch bei langsamen, energiearmen Abgasströmen ein sicheres Abfließen der Abgase, so daß die sie verursachende Verbrennung nicht beeinträchtigt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit eines die Abgasleitung durchströmenden Abgasstroms und eines den Wärmetauscher durchströmenden Abgasstroms unterscheiden sich kaum voneinander.
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ln dem einen stirnseitigen Gehäusedeckel ist der Abgaseintritt sowie die Steuerklappe angeordnet, während in dem anderen stirnseitigen Gehäusedeckel der Abgasaustritt vorgesehen ist. Die so geschaffene Baueinheit des Abgaswärmetauschers baut sehr klein, so daß sie auch nachträglich an bestehenden Heizungsanlagen ohne Beanspruchung eines großen Bauraums nachgerüstet werden kann.
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Um eine genau gesteuerte Aufheizung der aufzuheizenden Flüssigkeit zu erzielen, ist der Wärmetauscher gegen den Abgasleitungsabschnitt wärmeisoliert, was einfach durch einen entsprechenden Abstand zwischen dem Bypass-Abgaskanal und der Abgasleitung erreichbar ist. Durch diese Ausbildung ist die Aufheizung ausschließlich durch die Steuerklappe in dem einen Gehäusedeckel mit dem Abgaseintritt steuerbar, da ein anderer Wärmeübergang von der Abgasleitung auf den Doppelmantel weitgehend ausgeschlossen ist.
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ln Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den Doppelmantel mit in den Bypass-Abgaskanal gerichtete, in Strömungsrichtung der Abgase verlaufende Längsrippen zu versehen, wodurch eine gute Wärmeaufnahme aus dem Abgasstrom sichergestellt ist. Ferner wird so eine rasche Aufheizung der Flüssigkeit erzielt, so daß eine große Zeithysterese zwischen der Öffnung der Steuerklappe und der dadurch verursachten Aufheizung der Flüssigkeit bzw. umgekehrt vermieden ist.
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Der Bypass-Abgaskanal mit dem Doppelmantel und den Längsrippen ist vorzugsweise als Baueinheit aus Gußeisen gefertigt und somit leicht austauschbar. Gußeisen zeigt in bezug auf Korrosion eine hohe Lebensdauer. Da die Baueinheit mittels der Gehäusedeckel gehalten ist, ist eine leichte Demontierbarkeit zu Reinigungszwecken gewährleistet.
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Der Doppelmantel umschließt den Bypass-Abgaskanal mit rechteckförmigem Querschnitt, wodurch eine kompakte Bauweise erzielt ist.
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Bei Ausfall der Betätigungseinrichtung für die Steuerklappe wird diese durch eine Feder in ihre Ruhestellung bewegt, in der sie den Abgaseintritt in den Wärmetauscher verschließt. Auf diese Weise wird im Störfall eine Überhitzung der in dem Doppelmantel geführten Flüssigkeit vermieden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen mit ihren Merkmalen und Weiterbildungen im einzelnen erläutert.
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Es zeigt:
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Abb. 1 einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher im Längsschnitt,
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Abb. 2 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher und die Steuerklappe längs der Linie II-II in Abb. 1,
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Abb. 3 einen Querschnitt durch den Wärmetauscher längs der Linie III-III in Abb. 1,
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Abb. 4 einen Schnitt durch einen stirnseitigen Gehäusedeckel, längs der Linie IV-IV, in Abb. 1,
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Abb. 5 eine Seitenansicht auf das Betätigungsgestänge der Steuerklappe.
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Der Abgaswärmetauscher 1 nach Abb. 1 ist aus einer Abgasleitung 2, zwei stirnseitigen Gehäusedeckeln 3 und 4 und einem Bypass-Abgaskanal mit Doppelmantel 8 zu einer montierbaren Baueinheit zusammengefügt.
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Im stirnseitigen Gehäusedeckel 4 ist eine Steuerklappe 5 quer zur Strömungsrichtung der Abgase drehbar gelagert. Die Steuerklappe 5 ist nach Art einer Drosselklappe verstellbar und verschließt mit ihren beiden abgewinkelten Klappenseiten je nach Betriebsstellung den Abgaseintritt zum Wärmetauscher 1 oder der Abgasleitung 2 ganz oder teilweise. In Endstellungen der Steuerklappe 5 ist der Abgaseintrittsstutzen 6 mit der Abgasleitung 2 oder mit dem Abgaswärmetauscher 1 verbunden. Beim Durchströmen des Wärmetauschers 1 wird der Wärmeinhalt der Abgase über die Längsrippen 7 im Abgaswärmetauscher 1 an das flüssige Strömungsmittel im Doppelmantel 8 des Bypass-Abgaskanals abgegeben. Nach Durchgang durch den Abgaswärmetauscher 1 gelangen die abgekühlten Abgase über das stirnseitige Gebäuse 3 in das nicht näher dargestellte Abgasrohr.
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Die kompakte Bauweise des Abgaswärmetauschers erlaubt einen nachträglichen Einbau in jedes Abgasrohr. Hierzu kann der stirnseitige Gehäusedeckel auch so gestaltet sein, daß der Abgasaustrittsstutzen genau fluchtend zum Abgaseintrittsstutzen 6 angeordnet ist.
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Der Aufbau erlaubt ferner eine leichte Demontage der Anlage, die für die Reinigung und ggf. für den Austausch einzelner Teile besonders geeignet ist. Da abgasberührte Flächen bei Unterkühlung der Abgase unter den Taupunkt abfallen, so daß mit erhöhter Korrosion gerechnet werden muß, ist der Wärmetauscher 1 aus Gußeisen gefertigt.
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Aus Abb. 2 ist die Strömungsrichtung der Medien im Abgaswärmetauscher 1 erkennbar. Die Pfeile 9 und 10 geben den Strömungsmittelzulauf und -ablauf an den Gewindeanschlüssen 11 und 12 des Doppelmantels 8 an. Die Gewindeanschlüsse 13 und 14 dienen dem Entfernen der Sandkerne, da der Doppelmantel 8 mit dem Längsrippenpaket 7 aus Gußeisen gegossen ist.
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Nahe dem Austritt des Strömungsmittels am Gewindeanschluß 12 ragt ein Thermostat 15 in den Flüssigkeitsstrom. Der Thermostat 15 steuert über ein Gestänge 16 die Steuerklappe 5. Mit zunehmender Erhitzung des Strömungsmittels drosselt der Thermostat 15 den Abgasstrom durch den Wärmetauscher 1 bis zur völligen Absperrung. Bei einem Defekt am Thermostaten 15, bei dem z.B. dessen Ausdehnungsflüssigkeit auslaufen könnte, wird der Abgasstrom durch den Abgaswärmetauscher 1 von einer Feder 17 gesperrt. Damit ist eine Überhitzung des Strömungsmittel und, sofern dem Strömungsmittel ein Frostschutzmittel beigemischt ist, ein Kracken des Frostschutzmittels vermieden.
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In Abb. 3 ist das Längsrippenpaket 7 wieder als Gußteil dargestellt. Die Abgasleitung 2 ist so angeordnet, daß eine möglichst geringe Aufheizung des Abgaswärmetauschers durch Wärmestrahlung von der Abgasleitung 2 her eintritt. Zur Verhinderung von Wärmestrahlung kann der Bypass-Abgaskanal oder auch die Abgasleitung 2 ganz oder an der Seite zum Abgaswärmetauscher 1 hin wärmeisoliert werden.
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In Abb. 4 ist die in Abb. 1 im Querschnitt dargestellte Steuerklappe 5 im Längsschnitt durch die Drehachse dargestellt. Die vom Gestänge 16 betätigte Steuerklappe 5 ist im stirnseitigen Gehäusedeckel 4 drehbar gelagert.
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In Abb. 5 ist das Gestänge 16 im einzelnen gezeigt. Der Thermostat 15 liegt im Bereich des Strömungsmittelablaufs (Pfeil 10) nahe dem Gewindeanschluß 12, so daß sich kurze Ansprechzeiten für den Thermostaten 15 ergeben. Das Gestänge 16 greift an einem Hebel 18 an und verstellt die Welle der Steuerklappe 5. Die Ruhestellung, in der der Bypass-Abgaskanal gesperrt ist, ist durch die strichpunktiert angedeutete Stellung 18&min; des Hebels 18 angedeutet. Diese Stellung der Steuerklappe 5 ist in Abb. 1 ebenfalls strichpunktiert und mit dem Bezugszeichen 5&min; versehen.