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EP2085732B1 - Glass heat exchanger with plastic tube plate - Google Patents

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Publication number
EP2085732B1
EP2085732B1 EP20080151043 EP08151043A EP2085732B1 EP 2085732 B1 EP2085732 B1 EP 2085732B1 EP 20080151043 EP20080151043 EP 20080151043 EP 08151043 A EP08151043 A EP 08151043A EP 2085732 B1 EP2085732 B1 EP 2085732B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
tube
glass tubes
bases
der
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP20080151043
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2085732A1 (en
Inventor
Andreas Kandler
Raphael Hoffmann
Stephan Kipper
Frank Mansfeld
Andreas Sinzenich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atec & Co KG GmbH
Original Assignee
ATEC & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATEC & Co KG GmbH filed Critical ATEC & Co KG GmbH
Priority to EP20080151043 priority Critical patent/EP2085732B1/en
Publication of EP2085732A1 publication Critical patent/EP2085732A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2085732B1 publication Critical patent/EP2085732B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
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    • F28F21/006Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of glass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
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    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/04Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/06Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, comprising a plurality of, preferably arranged substantially parallel to each other, can be flowed through by a fluid glass tubes, a first tube plate with openings into which the glass tubes are introduced with a first end, a second tube plate with openings, in which the Glass tubes are introduced with a second end, wherein at least one of the two tube sheets, preferably both tube plates, is at least partially made of plastic or are.
  • the invention relates to a heat exchanger series, comprising two or more heat exchangers with different power classes.
  • Heat exchangers of the type mentioned are used for numerous processes in various technical applications.
  • a typical use is as a secondary heat exchanger for boilers where they are used to heat a liquid while cooling down and possibly condensing exhaust gases from a burner of a boiler.
  • the glass tubes are usually made of a fluid medium, in particular water, flows through and the exhaust gases flow around the glass tubes flowed through by the medium.
  • the exhaust gas of the boiler can be cooled so far that the water vapor components of the exhaust gas, which are formed in the combustion of hydrocarbonaceous fuels in the burner, condense. By utilizing the resulting condensation heat, a significant improvement of the combustion efficiency occurs.
  • Heat exchangers of the type mentioned above are often referred to as tube bundle heat exchangers, since in them often a plurality of tubes, which are usually aligned in parallel and thereby form a tube bundle, are used.
  • Heat exchangers are known with glass tubes whose tubesheets are made of metal. Although this has some advantages in terms of production engineering and also with regard to the strength of the mechanically and thermally highly stressed tube sheets, metal tube sheets cause a problem of corrosion which prematurely triggers an early technical failure of the heat exchangers due to the interaction of heat, corrosive aggressive components of the exhaust gas and their condensates to pull oneself.
  • the DE 31 39 794 C2 proposes with respect to the problem of tightness specific complex seals between the glass tubes and the plastic tube floors.
  • the glass tubes of each one arranged in an annular groove with play in the longitudinal direction ring of chloroprene polymer held, which in turn is housed in sleeve rings.
  • the sleeve rings are glued into the bottom of a pot-like container, the annular flange is sealed at the top. If the sleeve rings already consist of hard polyvinyl chloride, an adhesive can be used to bond the sleeve ring to the cup-shaped container.
  • the sleeve rings are made of or coated with a fluorocarbonate, it is necessary to etch the splices before the adhesive is applied.
  • the production cost increases significantly by this type of complex sealing.
  • Heat exchanger with plastic tube bottoms, as in the DE 31 39 794 C2 therefore, could not prevail in practice, especially not as a heat exchanger higher performance class.
  • a heat exchanger of the type mentioned solves this object according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1, wherein one, two or more rod-shaped reinforcing elements, each extending from an attachment point on the first tube sheet to an attachment point on the second tube sheet, preferably substantially parallel to the Glass tubes, and are attached to the tube plates such that they reduce deformation of the tubesheets or parts thereof, in particular a deflection or bulge in the longitudinal direction of the glass tubes, at least in sections.
  • the respective ends of the glass tubes of the heat exchanger according to the invention are introduced into the openings in the tubesheets and sealed.
  • the sealing takes place for example via O-rings.
  • the tube plates of a heat exchanger are under the pressure (for example, about 1.5 bar) of this fluid medium, which rests against the side facing away from the glass tubes sides of the tube sheets.
  • the invention is based on the finding that this often results in plastic tube sheets not according to the invention, on the one hand elastic, but on the other hand also plastic (visco-elastic) deformations of the tube sheets or parts thereof.
  • the high temperatures of the exhaust gas (for example, over 200 ° C), as well as the temperature of the fluid medium represent a further burden of the tube sheets and favor their deformation. This deformation was recognized as the cause of the leak.
  • the tube plates of a heat exchanger according to the invention consist partially or completely of plastic. Suitable materials are those which can withstand the boundary conditions usually encountered during use (for example pressure of about 1.5 bar, temperatures of about 200 ° C., condensate composition). For example, plastics such as glass fiber or carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS) can be used.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the tubesheets of a heat exchanger according to the invention each have one, two or more attachment points for receiving one, two or more rod-shaped reinforcing elements. If in the following remarks on rod-shaped reinforcing elements in Singular or plural reference, the statements also apply to the unmentioned plural or singular.
  • rod-shaped reinforcing elements are fastened with their first ends to the attachment points of the first tube plate and with their second ends to the attachment points of the second tube plate.
  • the number of attachment locations per tube plate is preferably equal to or higher than the number of rod-shaped reinforcement elements. It is preferred that the rod-shaped reinforcing elements are arranged parallel to the glass tubes. However, it is also possible to let the rod-shaped reinforcing elements extend at an angle to the glass tubes.
  • the rod-shaped reinforcing elements can be attached to the attachment points of the tube sheets, for example by inserting, clamping, screwing, riveting or gluing.
  • the attachment points on the tubesheets may be, for example, holes, recesses or projections, but they may for example also be formed as a surface or part of a surface.
  • rod-shaped reinforcing elements limit the deformation possibilities of the tube sheets.
  • a deflection or bulging of the tubesheets or parts thereof in the longitudinal direction of the glass tubes can be reduced at least in sections by the rod-shaped reinforcing elements.
  • the rod-shaped reinforcing elements serve as pressure rods, that is, a deformation of the tube plates or the mutually assigning tube plate walls is reduced in the direction of the glass tubes. This advantageously makes it possible to stiffen the tubesheets against deformation of the tubesheets toward one another.
  • the rod-shaped reinforcing elements can serve as tension rods, in order to at least partially reduce deformation of the tube plates away from the glass tubes.
  • Each individual rod-shaped connecting element prevents deformation of a tube plate or parts thereof, in particular in the region of the attachment point of the tube plate and in adjacent areas.
  • the deformation of parts of the tubesheet which are further away from a reinforcing element can be reduced by the reinforcing element.
  • the reinforcing elements By varying the number and arrangement of the reinforcing elements, these can be designed for the respective performance class and operating conditions of the heat exchanger.
  • the glass heat exchanger according to the invention has the advantage that the long-term stability of a heat exchanger according to the invention can be increased, since in particular a deformation of the tube plate endangering the sealing between glass tubes and tubesheet is prevented by the reinforcing elements.
  • a further advantage is that the tubesheets of a heat exchanger according to the invention are preferably formed entirely of plastic and thus are inexpensive to manufacture, in particular much cheaper than tube sheets made of metal.
  • the use of tubesheets whose parts in contact with the exhaust gas or the condensate are made of plastic, in combination with glass tubes, furthermore has the advantage that the condensate formed during use of the heat exchanger is not contaminated by metal components.
  • the advantages shown can also be achieved or improved by supporting one, two or more of the glass tubes on both sides with an axial stop in the tubesheets and matching the length of the glass tubes exactly to the distance between the glass tube bottoms is.
  • this alternative is less preferred in practice because of the high manufacturing costs involved in manufacturing the glass tubes with correspondingly short length tolerances.
  • the invention can be developed by virtue of the fact that the rod-shaped reinforcing element or the rod-shaped reinforcing elements has or have an annular, circular, rectangular, I or T-shaped cross section. Furthermore, the invention can be developed by the fact that the rod-shaped reinforcing element or the rod-shaped reinforcing elements is or are made of glass, stainless steel or ceramic. It is particularly preferred if the rod-shaped reinforcing elements have a cross section, which supports a high pressure stability of the rod-shaped reinforcing elements and has a high stability against bending and buckling.
  • the materials used for the rod-shaped reinforcing elements are preferably designed such that on the one hand they withstand the boundary conditions (eg exhaust gas temperatures of about 200 ° C., exhaust gas and condensate composition) and on the other hand have the highest possible strength in order to be used as pressure (if necessary also as tensile) bars to be able to reduce deformation of the tube sheets.
  • the rod-shaped reinforcing elements may also be glass tubes, optionally with a smaller diameter than the glass tubes through which the fluid can flow.
  • the rod-shaped reinforcing elements can also be solid glass rods. Reinforcing elements of glass or ceramic have the advantage over metals that the exhaust gas condensate is not contaminated. The use of glass can continue to be less expensive than ceramic or metal.
  • the invention can be further developed in that the rod-shaped reinforcing element is arranged centrally between the two tubesheets is. Furthermore, the invention can be developed in that a plurality of rod-shaped reinforcing elements are arranged uniformly distributed between the two tube sheets.
  • the inventive arrangement of one or more rod-shaped reinforcing elements is particularly preferred in order to reduce the deformation of the tube plates as evenly as possible.
  • the central arrangement of a rod-shaped reinforcing element between the two tube plates is particularly advantageous in order to reduce or avoid the deformation of the tubesheets, which is to be expected in the center to a large extent.
  • the heat exchanger according to the invention is further characterized in that at least one tube plate, preferably both tubesheets, on its side facing away from the glass tubes has a tube bottom cover which is connected to the tube sheet such that between the tube plate and the tube plate cover a cavity is formed, which with the Glass tubes in fluid communication.
  • the tube bottom cover preferably serves to create a cavity on the side of the tubesheet which faces away from the glass tubes, which is in fluid communication with the glass tubes, so that the fluid can circulate in the glass tubes and the cavities located between the tubesheets and tube bottom covers.
  • the tube bottom cover may be formed for example of plastic, metal or a combination of materials. The use of metal for the tube bottom cover has the advantage that creep, as can occur in plastic parts, can be avoided. As the tube bottom cover usually not with the exhaust gas or the condensate There is also no risk of contamination of the condensate by metal components.
  • the heat exchanger according to the invention is characterized in that the cavity is divided by means of a separating element between the tube sheet and the tube bottom cover into a first and a second cavity portion, wherein the first cavity portion is in fluid communication with a first group of the glass tubes and the second cavity portion with a second Group of glass tubes is in fluid communication.
  • a separating element is formed between only one of the two tube plates and the associated tube bottom cover.
  • Such an arrangement can advantageously ensure that fluid from the first cavity section of the divided first cavity passes through the first group of glass tubes in fluid communication with this cavity section into the second, non-divided cavity and out of this second, non-divided cavity through the second Group of glass tubes flows back into the second section of the divided first cavity.
  • the circulation direction and the number and arrangement of the tubes to be flowed through in a certain direction can be defined.
  • This embodiment can be further developed in that the first group comprises fewer glass tubes than the second group.
  • the flow rate of the fluid through the groups of glass tubes can be configured differently. In this case, it is particularly preferred to pass incoming, comparatively cold medium at high speed through a smaller number of glass tubes and to allow flowing, comparatively warmer medium to flow back at a lower speed through a larger number of glass tubes.
  • the tube bottom cover prefferably has a first connection for connecting the first cavity section to a fluid supply and a second connection for connecting the second cavity section to a fluid discharge.
  • the heat exchanger can be integrated into a medium circuit.
  • the invention can be further developed by the fact that the first cavity section is arranged in the installed position above the second cavity section.
  • This training is particularly advantageous because in this way hot exhaust gas, which preferably flows through the heat exchanger in installation position from top to bottom, first with zuströmendem, d. H. comparatively cold fluid over which glass tube walls come in thermal contact.
  • a countercurrent arrangement could be realized, which can bring an advantage in particular with significant temperature increases of the fluid over its flow path.
  • the object is achieved by a heat exchanger of the type mentioned, in which at least one of the two tube sheets, preferably both tube sheets, has a groove formed in an outer edge region of its glass tubes side facing receiving a heat exchanger housing , It is preferred that the heat exchanger housing is formed as a U-shaped angled housing plate. Furthermore, it is preferred that the heat exchanger housing is fastened by one, two or more tension elements connecting the tube plates, preferably drawstrings or rods, between the tube plates.
  • connection elements required for connecting the tubesheets to a heat exchanger housing can essentially be formed in the tubesheet and the heat exchanger housing can be made, for example, from a simple housing plate which is angled in a U-shape.
  • the housing plate may have holes or cutouts, for example for connection to other heat exchanger elements.
  • a groove for receiving the heat exchanger housing is advantageously provided. If, as preferred, the tubesheet is completely made of plastic and is produced, for example, by injection molding, the formation of a groove for receiving the heat exchanger housing or the formation of other connecting devices is different than, for example, tube sheets made of metal, manufacturing technology easy and inexpensive to implement.
  • the tube sheets and heat exchanger housing In order to establish the connection between tube sheets and heat exchanger housing, it is preferable to connect the tube sheets via tension members, preferably drawstrings, rods or sheets, and in this way to clamp the heat exchanger housing between the two tube sheets and preferably within the groove formed in the tube sheets , If the heat exchanger housing is inserted into the grooves formed in the tube plates and the tubesheets are connected to each other by the tension elements, and the heat exchanger housing is fixed accordingly.
  • the connection between the heat exchanger housing and tube sheets is sealed, for example by inserting a seal in the grooves formed in the tubesheets.
  • the invention can be further developed by the fact that the heat exchanger housing has a closable inspection opening, which allows maintenance of the heat exchanger in the installed state.
  • a closable inspection opening is preferably arranged above or laterally in the installed state of the heat exchanger, so that a user can easily reach the inspection opening.
  • a further aspect of the invention is a heat exchanger of the aforementioned type, comprising an exhaust gas collector with an exhaust gas outlet opening, which is characterized in that the exhaust gas collector is arranged such that the exhaust gas outlet opening has a connection cross section has, which allows the connection of an exhaust pipe substantially parallel to the glass tubes.
  • a heat exchanger according to the invention typically has an exhaust gas collector with an exhaust gas outlet opening, through which the exhaust gas which has flowed through the heat exchanger can be connected to an exhaust pipe and can be discharged through it.
  • the connection cross-section of the outlet opening is arranged so that the exhaust pipe can be connected substantially parallel to the glass tubes.
  • the exhaust manifold is designed such that it can be mounted alternatively in a position offset by 180 degrees to the position defined in the preceding claim. It is preferred that the exhaust gas collector is formed symmetrically with respect to the arrangement of the exhaust gas outlet opening in the first installation alternative to the second installation alternative. This further development has the advantage that an installer an increased adaptability is created with respect to the connection possibilities of an exhaust pipe. Furthermore, it is preferred that the exhaust gas collector is arranged in the installed position below the heat exchanger.
  • the object can be achieved by a heat exchanger of the type mentioned, in which at least one of the two tube sheets, preferably both tube plates, is formed as a metal plate, wherein the metal plate is partially or completely coated with plastic. Due to the inventive coating of the metal plate with plastic, preferably in all coming into contact with exhaust or condensate parts of the tube sheet, it is ensured that the condensate is not contaminated by metal components. This has the advantage that the mechanical behavior is essentially defined by the material properties of the metal plate. Furthermore, this embodiment facilitates assembly, since the plastic coating can simultaneously serve as a seal between pipes and tube sheet and elastic tolerance compensation and so on an additional seal, for example by means of O-rings can be dispensed with.
  • Another aspect of the invention is a heat exchanger series, comprising two or more of the heat exchanger according to the invention with different power classes, characterized in that all heat exchangers of the series have matching tube sheets and the heat exchangers of different power classes differ by the length and / or number of glass tubes.
  • the heat exchanger series according to the invention has the advantage that heat exchangers of different power classes can be provided without having to use different tube sheets for this purpose.
  • Heat exchangers of different performance classes are realized by installing longer or shorter glass tubes in order to achieve correspondingly high or low performance classes.
  • matching tube sheets for all performance classes additional costs can be avoided, as would be required, for example, when adapting the tubesheets or producing individually different tubesheets for different performance classes and, moreover, reducing the manufacturing costs as a whole by mass production of a standardized tube plate.
  • heat exchangers of higher power classes can have a higher number of glass tubes than heat exchangers of lower power classes.
  • a variation of the number of glass tubes can be realized by closing such openings in the tubesheet which are not intended to receive glass tubes, for example by blind covers be. For this purpose, usually no significant, the geometry of the tubesheet significantly changing changes required, so that the production of the tubesheet can be done very inexpensively.
  • the heat exchanger series according to the invention makes it possible to inexpensively provide a modular heat exchanger range for different requirements. This saves compared to the usual provision of oversized heat exchanger for lower power classes in particular material and space. Furthermore, a more flexible and finer gradation of performance classes is possible, since both length and, if appropriate, number of glass tubes can be varied very easily with constant tube plates.
  • the heat exchanger series according to the invention can be further developed in that at least one heat exchanger of a higher power class is designed as an arrangement of two preferably identical heat exchangers of a lower power class.
  • two heat exchangers can be arranged parallel to each other in installation position and provided with a common heat exchanger housing, so that in the common heat exchanger housing entering exhaust gas flows through the glass tubes of the two composite heat exchanger in parallel.
  • three or more, preferably equal, heat exchangers of a lower power class are assembled to form a heat exchanger of higher power class.
  • the tube plates of the heat exchanger in such a combination corresponding grooves for receiving a common heat exchanger housing. It is particularly preferred if the course of the grooves is arranged so that the grooves of the tubesheets serve both to receive a heat exchanger housing for only one heat exchanger or, alternatively, to accommodate a common heat exchanger housing for two, three or more heat exchangers.
  • a U-shaped heat exchanger housing plate 150 and a arranged on the outside of the housing heat insulation 150 a is clamped, as in the Figures 11 and 12 shown.
  • the heat exchanger housing plate 150 is formed with its two side edges in each case in a circumferential groove 111 d of the tube plate, which in FIG. 6 is shown, plugged.
  • FIG. 9 shows that in the groove 111 d a seal 152 is inserted.
  • the two tube sheets 111, 121 are held together by drawstrings 190, which are connected via fastening elements 113, 123 with the two tube plates 111, 121, as in the FIGS. 11 to 13 shown.
  • This type of fastening has the advantage that elaborate geometries of the heat exchanger housing 150 can be avoided.
  • the tension members 190 are also inexpensive to manufacture components, such as metal bands or strips.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, umfassend eine Vielzahl von, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten, von einem Fluid durchströmbaren Glasrohren, einen ersten Rohrboden mit Öffnungen, in welche die Glasrohre mit einem ersten Ende eingebracht sind, einen zweiten Rohrboden mit Öffnungen, in welche die Glasrohre mit einem zweiten Ende eingebracht sind, wobei zumindest einer der beiden Rohrböden, vorzugsweise beide Rohrböden, zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist bzw. sind.The invention relates to a heat exchanger, comprising a plurality of, preferably arranged substantially parallel to each other, can be flowed through by a fluid glass tubes, a first tube plate with openings into which the glass tubes are introduced with a first end, a second tube plate with openings, in which the Glass tubes are introduced with a second end, wherein at least one of the two tube sheets, preferably both tube plates, is at least partially made of plastic or are.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wärmetauscherbaureihe, umfassend zwei oder mehrere Wärmetauscher mit unterschiedlichen Leistungsklassen.Furthermore, the invention relates to a heat exchanger series, comprising two or more heat exchangers with different power classes.

Wärmetauscher der eingangs genannten Art werden für zahlreiche Prozesse in verschiedenen technischen Einsatzgebieten verwendet. Eine typische Verwendung ist der Einsatz als Nachschaltwärmetauscher für Heizkessel, wo sie zum Erwärmen einer Flüssigkeit unter Herunterkühlen und ggf. Kondensieren von Abgasen eines Brenners eines Heizkessels eingesetzt werden. Dabei werden die Glasrohre meist von einem fluiden Medium, insbesondere Wasser, durchströmt und die Abgase umströmen die von dem Medium durchströmten Glasrohre. Das Abgas des Heizkessels kann dabei so weit abgekühlt werden, dass die Wasserdampfanteile des Abgases, die bei der Verbrennung kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoffe im Brenner entstehen, kondensieren. Durch Nutzung der so entstehenden Kondensationswärme tritt eine signifikante Verbesserung des verbrennungstechnischen Wirkungsgrads ein.Heat exchangers of the type mentioned are used for numerous processes in various technical applications. A typical use is as a secondary heat exchanger for boilers where they are used to heat a liquid while cooling down and possibly condensing exhaust gases from a burner of a boiler. The glass tubes are usually made of a fluid medium, in particular water, flows through and the exhaust gases flow around the glass tubes flowed through by the medium. The exhaust gas of the boiler can be cooled so far that the water vapor components of the exhaust gas, which are formed in the combustion of hydrocarbonaceous fuels in the burner, condense. By utilizing the resulting condensation heat, a significant improvement of the combustion efficiency occurs.

Wärmetauscher der eingangs genannten Art werden häufig auch als Rohrbündelwärmetauscher bezeichnet, da bei ihnen häufig eine Vielzahl von Rohren, die üblicherweise parallel ausgerichtet sind und dadurch ein Rohrbündel bilden, eingesetzt werden.Heat exchangers of the type mentioned above are often referred to as tube bundle heat exchangers, since in them often a plurality of tubes, which are usually aligned in parallel and thereby form a tube bundle, are used.

Aus DE 26 10 817 A1 , DE 77 24 169 U1 , EP 0 135 188 B1 und US 4,513,814 sind Wärmetauscher mit Glasrohren bekannt, deren Rohrböden aus Metall ausgebildet sind. Dies hat zwar aus fertigungstechnischer und auch bezüglich der Festigkeit der mechanisch und thermisch hochbeanspruchten Rohrböden einige Vorteile, allerdings rufen Rohrböden aus Metall eine Korrosionsproblematik hervor, die durch das Zusammenwirken von Hitze, korrosiv aggressiven Bestandteilen des Abgases und deren Kondensate ein frühzeitiges technisches Versagen der Wärmetauischer nach sich ziehen.Out DE 26 10 817 A1 . DE 77 24 169 U1 . EP 0 135 188 B1 and US 4,513,814 Heat exchangers are known with glass tubes whose tubesheets are made of metal. Although this has some advantages in terms of production engineering and also with regard to the strength of the mechanically and thermally highly stressed tube sheets, metal tube sheets cause a problem of corrosion which prematurely triggers an early technical failure of the heat exchangers due to the interaction of heat, corrosive aggressive components of the exhaust gas and their condensates to pull oneself.

Um diesem abzuhelfen sind aus EP0135188B1 und US 4,513,814 Glasrohr-Wärmetauscher bekannt, bei dem diejenigen Teile, die nicht aus Glas gefertigt werden können, aus korrosionsfestem metallischem Werkstoff, z.B. Chromnickelstahl mit hohen Nickelanteilen, bestehen. Allerdings führt die Verwendung solcher korrosionsbeständiger Legierungen zu einer signifikanten Erhöhung der Materialkosten und verteuert somit das Endprodukt. Zudem hat sich gezeigt, dass durch das Zusammenwirken von Hitze, korrosiv aggressiven Bestandteilen des Abgases und deren Kondensate einzelne Legierungsbestandteile aus dem Rohrboden herausgelöst werden, wodurch (Schwer-)Metallbestandteile an das Kondensat abgegeben werden, die eine Umweltbelastung darstellen und nur mit sehr hohem Aufwand dem Kondensat wieder entzogen werden können. Zudem kommt es infolge dieses Herauslösens teilweise zu Korrosion der Rohrböden, wodurch ein technisches Versagen der Wärmetauscher resultiert.To remedy this are out EP0135188B1 and US 4,513,814 Glass tube heat exchanger known in which those parts that can not be made of glass, made of corrosion-resistant metallic material, such as stainless steel with high nickel content, exist. However, the use of such corrosion-resistant alloys leads to a significant increase in the cost of materials and thus increases the cost of the final product. In addition, it has been shown that by the interaction of heat, corrosive aggressive constituents of the exhaust gas and their condensates individual alloy components are dissolved out of the tubesheet, which (heavy) metal components are discharged to the condensate, which represent an environmental impact and only with very high Effort the condensate can be withdrawn again. In addition, it comes as a result of this leaching partially corrosion of the tube sheets, resulting in a technical failure of the heat exchanger results.

Auf eine Reinigung des Kondensats wird oftmals aus Kostengründen verzichtet und stattdessen das Kondensat ungereinigt in öffentliche Kanalisation eingeleitet. Dies kann zu erheblichen Belastungen der Klärschlämme von Wasseraufbereitungsanlagen führen.On a cleaning of the condensate is often omitted for cost reasons and instead introduced the condensate untreated in public sewers. This can lead to considerable contamination of sewage sludge from water treatment plants.

Die in EP 0135188B1 und US4,513,814 gezeigten Glasrohr-Wärmetauscher versuchen, korrosiv wirkende Niederschläge an den Metallteilen und eine hieraus resultierende Korrosion der Rohrböden durch Erwärmung der Metallteile zu vermeiden. Dazu werden beispielsweise in EP0135188B1 von heißem Gas durchströmte Glasrohre, eingesetzt. Dies erfordert eine differenzierte Gasführung und ist mit einem erhöhten Konstruktions- und Fertigungsaufwand verbunden. Zudem wird hierdurch die Leistung und der Wirkungsgrad des Wärmetauschers verringert.In the EP 0135188B1 and US4,513,814 glass tube heat exchanger shown trying to avoid corrosive precipitation on the metal parts and a resulting corrosion of the tube sheets by heating the metal parts. For example, in EP0135188B1 inserted by hot gas flowing glass tubes. This requires a differentiated gas flow and is associated with an increased design and manufacturing effort. In addition, this reduces the performance and efficiency of the heat exchanger.

Aus DE 31 39 794 C2 ist ein Wärmetauscher mit kleinen Nennweiten bekannt, bei dem die Korrosionsproblematik durch einen Wärmetauscher mit Glasrohren und Kunststoffrohrböden vermieden werden soll und der damit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Hierzu sind topfartige Behälter als Rohrböden vorgesehen, die so dimensioniert sein sollen, dass sie die bei der Heizung auftretenden Temperaturen und Drücke einwandfrei auch dann aushalten, wenn sie vollständig aus dem säurefestem Werkstoff Hartpolyvinylchlorid bestehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solche Wärmetauscher mit Kunststoffrohrböden Probleme bei der Funktionsfähigkeit, insbesondere bezüglich der Dichtigkeit des gesamten wasserführenden Systems und insbesondere nach einer längeren Betriebsdauer aufweisen.Out DE 31 39 794 C2 a heat exchanger with small diameters is known in which the corrosion problem is to be avoided by a heat exchanger with glass tubes and plastic tube sheets and thus corresponds to the preamble of claim 1. For this purpose, cup-shaped containers are provided as tube sheets, which should be dimensioned so that they can withstand the temperatures and pressures occurring during heating perfectly even if they consist entirely of the acid-resistant material hard polyvinyl chloride. However, it has been found that such heat exchangers with plastic pipe bottoms have problems with their functionality, in particular with regard to the tightness of the entire water-carrying system and in particular after a longer service life.

Die DE 31 39 794 C2 schlägt bezüglich der Problematik der Dichtigkeit spezifische aufwendige Abdichtungen zwischen den Glasrohren und den Kunststoffrohrböden vor. Dabei werden die Glasrohre von je einem in einer Ringnut mit Spiel in Längsrichtung angeordneten Ring aus Chloropren-Polymerisat gehalten, der wiederum in Muffenringen untergebracht ist. Die Muffenringe sind in den Boden eines topfähnlichen Behälters eingeklebt, dessen Ringflansch am oberen Ende abgedichtet ist. Bestehen die Muffenringe bereits aus Hartpolyvinylchlorid, so kann zum Verkleben des Muffenringes mit dem topfartigen Behälter ein Klebstoff verwendet werden. Sind aber beispielsweise die Muffenringe aus einem Fluorcarbonat hergestellt oder damit beschichtet, so ist es erforderlich, die Klebestellen anzuätzen, bevor der Kleber aufgetragen wird. Der Fertigungsaufwand erhöht sich wesentlich durch diese Art der aufwendigen Abdichtung. Eine zufriedenstellende Funktionsfähigkeit, insbesondere eine ausreichende Dichtigkeit über eine längere Betriebsdauer hinweg, kann jedoch auch mit diesen Ausgestaltungen nicht erreicht werden. Wärmetauscher mit Kunststoffrohrböden, wie in der DE 31 39 794 C2 , konnten sich daher auch in der Praxis nicht durchsetzen, insbesondere nicht als Wärmetauscher höherer Leistungsklasse.The DE 31 39 794 C2 proposes with respect to the problem of tightness specific complex seals between the glass tubes and the plastic tube floors. In this case, the glass tubes of each one arranged in an annular groove with play in the longitudinal direction ring of chloroprene polymer held, which in turn is housed in sleeve rings. The sleeve rings are glued into the bottom of a pot-like container, the annular flange is sealed at the top. If the sleeve rings already consist of hard polyvinyl chloride, an adhesive can be used to bond the sleeve ring to the cup-shaped container. However, if, for example, the sleeve rings are made of or coated with a fluorocarbonate, it is necessary to etch the splices before the adhesive is applied. The production cost increases significantly by this type of complex sealing. A satisfactory functionality, in particular a sufficient tightness over a longer period of operation, but can not be achieved with these embodiments. Heat exchanger with plastic tube bottoms, as in the DE 31 39 794 C2 , therefore, could not prevail in practice, especially not as a heat exchanger higher performance class.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der langfristig dicht und korrosionsbeständig ist.It is the object of the present invention to provide a heat exchanger which is long-term tight and corrosion resistant.

Ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art löst diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1, wobei ein, zwei oder mehrere stabförmige Verstärkungselemente, sich jeweils von einer Befestigungsstelle am ersten Rohrboden zu einer Befestigungsstelle am zweiten Rohrboden erstrecken, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Glasrohren, und solcherart an den Rohrböden befestigt sind, dass sie eine Verformung der Rohrböden oder Teilen davon, insbesondere eine Durchbiegung oder Auswölbung in Längsrichtung der Glasrohre, zumindest abschnittsweise vermindern.A heat exchanger of the type mentioned solves this object according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1, wherein one, two or more rod-shaped reinforcing elements, each extending from an attachment point on the first tube sheet to an attachment point on the second tube sheet, preferably substantially parallel to the Glass tubes, and are attached to the tube plates such that they reduce deformation of the tubesheets or parts thereof, in particular a deflection or bulge in the longitudinal direction of the glass tubes, at least in sections.

Die jeweiligen Enden der Glasrohre des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind in die Öffnungen in den Rohrböden eingebracht und abgedichtet. Die Abdichtung erfolgt beispielsweise über O-Ringe. Zumindest auf einer Seite, vorzugsweise auf beiden Seiten sind die Glasrohre mit axialem Spiel, vorzugsweise längsverschiebbar in den Rohrböden gelagert und abgedichtet. Dies hat den Vorteil, dass die Glasrohre keine hohen Anforderungen in Bezug auf ihre Längstoleranzen erfüllen müssen, die häufig nur durch Schleifen erreicht werden können und die Herstellungskosten der Glasrohre stark erhöhen würden.The respective ends of the glass tubes of the heat exchanger according to the invention are introduced into the openings in the tubesheets and sealed. The sealing takes place for example via O-rings. At least on one side, preferably on both sides of the glass tubes with axial play, preferably mounted longitudinally displaceable in the tube sheets and sealed. This has the advantage that the glass tubes no high demands have to meet with respect to their longitudinal tolerances, which can often be achieved only by grinding and would increase the cost of the glass tubes greatly.

Die Rohrböden eines Wärmetauschers stehen unter dem Druck (beispielsweise ca. 1,5bar) dieses fluiden Mediums, das an den von den Glasrohren abgewandten Seiten der Rohrböden anliegt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass es hierdurch bei nicht erfindungsgemäßen Kunststoff-Rohrböden häufig zu einerseits elastischen, andererseits aber auch plastischen (visko-elastischen) Verformungen der Rohrböden oder Teilen davon kommt. Die hohen Temperaturen des Abgases (beispielsweise über 200°C), sowie die Temperatur des fluiden Mediums stellen eine weitere Belastung der Rohrböden dar und begünstigen deren Verformung. Diese Verformung wurde als Ursache der Undichtigkeit erkannt. Insbesondere das Kriechverhalten von Kunststoff, das unter Last zu einer dauerhaften plastischen Verformung führt, ist hierbei von Nachteil und dieses Problem tritt bei Wärmetauschen höherer Leistungsklassen durch deren größere Abmessungen verstärkt auf. Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher wird diese Verformung in signifikanter Weise verringert, ohne dass hierdurch die Korrosionsbeständigkeit verringert würde.The tube plates of a heat exchanger are under the pressure (for example, about 1.5 bar) of this fluid medium, which rests against the side facing away from the glass tubes sides of the tube sheets. The invention is based on the finding that this often results in plastic tube sheets not according to the invention, on the one hand elastic, but on the other hand also plastic (visco-elastic) deformations of the tube sheets or parts thereof. The high temperatures of the exhaust gas (for example, over 200 ° C), as well as the temperature of the fluid medium represent a further burden of the tube sheets and favor their deformation. This deformation was recognized as the cause of the leak. In particular, the creep behavior of plastic, which leads under load to a permanent plastic deformation, this is a disadvantage and this problem occurs in heat exchanges higher power classes by their larger dimensions increasingly. With the heat exchanger according to the invention, this deformation is significantly reduced without thereby reducing the corrosion resistance.

Die Rohrböden eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers bestehen teilweise oder vollständig aus Kunststoff. Dafür kommen Werkstoffe in Frage, die den üblicherweise im Einsatz auftretenden Randbedingungen (z.B. Druck von etwa 1,5bar, Temperaturen von ca. 200°C, Kondensatzusammensetzung) standhalten. Beispielsweise können Kunststoffe wie Glasfaser- oder Karbonfaser-verstärktes Polyphenylensulfid (PPS) zum Einsatz kommen.The tube plates of a heat exchanger according to the invention consist partially or completely of plastic. Suitable materials are those which can withstand the boundary conditions usually encountered during use (for example pressure of about 1.5 bar, temperatures of about 200 ° C., condensate composition). For example, plastics such as glass fiber or carbon fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS) can be used.

Die Rohrböden eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers weisen jeweils eine, zwei oder mehrere Befestigungsstellen zur Aufnahme von einem, zwei oder mehreren stabförmigen Verstärkungselementen auf. Wenn in den folgenden Ausführungen auf stabförmige Verstärkungselemente im Singular oder Plural Bezug genommen wird, gelten die Aussagen jeweils auch für den nicht genannten Plural bzw. Singular.The tubesheets of a heat exchanger according to the invention each have one, two or more attachment points for receiving one, two or more rod-shaped reinforcing elements. If in the following remarks on rod-shaped reinforcing elements in Singular or plural reference, the statements also apply to the unmentioned plural or singular.

Diese stabförmigen Verstärkungselemente sind mit ihren ersten Enden an den Befestigungsstellen des ersten Rohrbodens und mit ihren zweiten Enden an den Befestigungsstellen des zweiten Rohrbodens befestigt. Die Anzahl der Befestigungsstellen pro Rohrboden ist vorzugsweise gleich der oder höher als die Anzahl der stabförmigen Verstärkungselemente. Es ist bevorzugt, dass auch die stabförmigen Verstärkungselemente parallel zu den Glasrohren angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, die stabförmigen Verstärkungselemente in einem Winkel zu den Glasrohren verlaufen zu lassen.These rod-shaped reinforcing elements are fastened with their first ends to the attachment points of the first tube plate and with their second ends to the attachment points of the second tube plate. The number of attachment locations per tube plate is preferably equal to or higher than the number of rod-shaped reinforcement elements. It is preferred that the rod-shaped reinforcing elements are arranged parallel to the glass tubes. However, it is also possible to let the rod-shaped reinforcing elements extend at an angle to the glass tubes.

Die stabförmigen Verstärkungselemente können an den Befestigungsstellen der Rohrböden beispielsweise durch Einstecken, Festklemmen, Verschrauben, Vernieten oder Verkleben befestigt sein. Die Befestigungsstellen an den Rohrböden können beispielsweise Bohrungen, Vertiefungen oder Vorsprünge sein, sie können jedoch beispielsweise auch als Fläche oder Teil einer Fläche ausgebildet sein.The rod-shaped reinforcing elements can be attached to the attachment points of the tube sheets, for example by inserting, clamping, screwing, riveting or gluing. The attachment points on the tubesheets may be, for example, holes, recesses or projections, but they may for example also be formed as a surface or part of a surface.

Die zwischen den Rohrböden angeordneten, stabförmigen Verstärkungselemente begrenzen die Verformungsmöglichkeiten der Rohrböden. Insbesondere eine Durchbiegung oder Auswölbung der Rohrböden oder Teilen davon in Längsrichtung der Glasrohre kann durch die stabförmigen Verstärkungselemente zumindest abschnittsweise verringert werden. In diesem Fall dienen die stabförmigen Verstärkungselemente als Druckstäbe, d. h. es wird eine Verformung der Rohrböden bzw. der einander zuweisenden Rohrbödenwände in Richtung der Glasrohre vermindert. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Versteifung der Rohrböden entgegen einer Verformung der Rohrböden aufeinander zu. Alternativ können die stabförmigen Verstärkungselemente als Zugstäbe dienen, um eine Verformung der Rohrböden weg von den Glasrohren zumindest abschnittsweise zu vermindern.The arranged between the tubesheets, rod-shaped reinforcing elements limit the deformation possibilities of the tube sheets. In particular, a deflection or bulging of the tubesheets or parts thereof in the longitudinal direction of the glass tubes can be reduced at least in sections by the rod-shaped reinforcing elements. In this case, the rod-shaped reinforcing elements serve as pressure rods, that is, a deformation of the tube plates or the mutually assigning tube plate walls is reduced in the direction of the glass tubes. This advantageously makes it possible to stiffen the tubesheets against deformation of the tubesheets toward one another. Alternatively, the rod-shaped reinforcing elements can serve as tension rods, in order to at least partially reduce deformation of the tube plates away from the glass tubes.

Jedes einzelne stabförmige Verbindungselement verhindert eine Verformung eines Rohrbodens bzw. Teilen davon insbesondere im Bereich der Befestigungsstelle des Rohrbodens und in daran angrenzende Bereiche. Die Verformung von Teilen des Rohrbodens, die von einem Verstärkungselement weiter entfernt sind, können durch das Verstärkungselement reduziert werden. Insbesondere bei Rohrböden mit größeren Abmessungen ist es aber von Vorteil, zwei oder mehrere Verstärkungselemente beabstandet voneinander vorzusehen, um den Rohrboden insgesamt derart abzustützen, dass keine die Funktionsfähigkeit des Wärmetauschers gefährdende Verformungen der Rohrböden auftreten. Durch Variation der Anzahl und Anordnung der Verstärkungselemente können diese für die jeweilige Leistungsklasse und Einsatzbedingungen des Wärmetauschers ausgelegt werden.Each individual rod-shaped connecting element prevents deformation of a tube plate or parts thereof, in particular in the region of the attachment point of the tube plate and in adjacent areas. The deformation of parts of the tubesheet which are further away from a reinforcing element can be reduced by the reinforcing element. In particular, in tube sheets with larger dimensions, it is advantageous to provide two or more reinforcing elements spaced from each other to support the tube sheet as a whole in such a way that no functioning of the heat exchanger hazardous deformations of the tube sheets occur. By varying the number and arrangement of the reinforcing elements, these can be designed for the respective performance class and operating conditions of the heat exchanger.

Der erfindungsgemäße Glaswärmetauscher hat den Vorteil, dass die Langzeitstabilität eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers erhöht werden kann, da insbesondere eine die Abdichtung zwischen Glasrohren und Rohrboden gefährdende Verformung des Rohrbodens durch die Verstärkungselemente verhindert wird. Weiterhin ist von Vorteil, dass die Rohrböden eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers vorzugsweise vollständig aus Kunststoff ausgebildet sind und damit günstig herzustellen sind, insbesondere wesentlich günstiger als Rohrböden aus Metall. Die Verwendung von Rohrböden, deren mit dem Abgas bzw. dem Kondensat in Berührung kommenden Teile aus Kunststoff ausgebildet sind, in Kombination mit Glasrohren hat weiterhin den Vorteil, dass das beim Einsatz des Wärmetauschers entstehende Kondensat nicht durch Metallbestandteile verunreinigt wird.The glass heat exchanger according to the invention has the advantage that the long-term stability of a heat exchanger according to the invention can be increased, since in particular a deformation of the tube plate endangering the sealing between glass tubes and tubesheet is prevented by the reinforcing elements. A further advantage is that the tubesheets of a heat exchanger according to the invention are preferably formed entirely of plastic and thus are inexpensive to manufacture, in particular much cheaper than tube sheets made of metal. The use of tubesheets whose parts in contact with the exhaust gas or the condensate are made of plastic, in combination with glass tubes, furthermore has the advantage that the condensate formed during use of the heat exchanger is not contaminated by metal components.

Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Lösung können die aufgezeigten Vorteile auch dadurch erreicht bzw. verbessert werden, dass eines, zwei oder mehrere der Glasrohre beidseitig mit einem axialen Anschlag in den Rohrböden gelagert sind und die Länge der Glasrohre exakt auf den Abstand zwischen den Glasrohrböden abgestimmt ist. In diesem Fall können die Glasrohre mit den entsprechenden Längen als Abstützung der Rohrböden im Sinne der stabförmigen Verstärkungselemente dienen, so dass keine zusätzlichen stabförmigen Verstärkungselemente erforderlich sind. Aufgrund der hohen Fertigungskosten, die eine Fertigung der Glasrohre mit entsprechend geringen Längentoleranzen mit sich bringt, ist diese Alternative in der Praxis jedoch weniger bevorzugt.Alternatively or in addition to the solution described, the advantages shown can also be achieved or improved by supporting one, two or more of the glass tubes on both sides with an axial stop in the tubesheets and matching the length of the glass tubes exactly to the distance between the glass tube bottoms is. In this case, you can serve the glass tubes with the appropriate lengths as a support of the tube sheets in the sense of the rod-shaped reinforcing elements, so that no additional rod-shaped reinforcing elements are required. However, this alternative is less preferred in practice because of the high manufacturing costs involved in manufacturing the glass tubes with correspondingly short length tolerances.

Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass das stabförmige Verstärkungselement bzw. die stabförmigen Verstärkungselemente einen ring-, kreis-, rechteck-, I- oder T-förmigen Querschnitt aufweist bzw. aufweisen. Weiterhin kann die Erfindung dadurch fortgebildet werden, dass das stabförmige Verstärkungselement bzw. die stabförmigen Verstärkungselemente aus Glas, Edelstahl oder Keramik ausgebildet ist bzw. sind. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die stabförmigen Verstärkungselemente einen Querschnitt aufweisen, der eine hohe Druckstabilität der stabförmigen Verstärkungselemente unterstützt und eine hohe Stabilität gegen Verbiegung und Knicken aufweist.The invention can be developed by virtue of the fact that the rod-shaped reinforcing element or the rod-shaped reinforcing elements has or have an annular, circular, rectangular, I or T-shaped cross section. Furthermore, the invention can be developed by the fact that the rod-shaped reinforcing element or the rod-shaped reinforcing elements is or are made of glass, stainless steel or ceramic. It is particularly preferred if the rod-shaped reinforcing elements have a cross section, which supports a high pressure stability of the rod-shaped reinforcing elements and has a high stability against bending and buckling.

Die für die stabförmigen Verstärkungselemente zum Einsatz kommenden Materialien sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einerseits den Randbedingungen (z.B. Abgastemperaturen von ca. 200°C, Abgas- und Kondensatzusammensetzung) standhalten und andererseits eine möglichst hohe Festigkeit aufweisen, um als Druck- (gegebenenfalls auch als Zug-)Stäbe eine Verformung der Rohrböden vermindern zu können. Vorzugsweise können die stabförmigen Verstärkungselemente ebenfalls Glasrohre sein, gegebenenfalls mit einem kleineren Durchmesser als die von dem Fluid durchströmbaren Glasrohre. Die stabförmigen Verstärkungselemente können auch massive Glasstäbe sein. Verstärkungselemente aus Glas oder Keramik haben gegenüber solchen aus Metallen den Vorteil, dass das Abgaskondensat nicht verunreinigt wird. Die Verwendung von Glas kann weiterhin gegenüber Keramik oder Metall kostengünstiger sein.The materials used for the rod-shaped reinforcing elements are preferably designed such that on the one hand they withstand the boundary conditions (eg exhaust gas temperatures of about 200 ° C., exhaust gas and condensate composition) and on the other hand have the highest possible strength in order to be used as pressure (if necessary also as tensile) bars to be able to reduce deformation of the tube sheets. Preferably, the rod-shaped reinforcing elements may also be glass tubes, optionally with a smaller diameter than the glass tubes through which the fluid can flow. The rod-shaped reinforcing elements can also be solid glass rods. Reinforcing elements of glass or ceramic have the advantage over metals that the exhaust gas condensate is not contaminated. The use of glass can continue to be less expensive than ceramic or metal.

Die Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass das stabförmige Verstärkungselement mittig zwischen den beiden Rohrböden angeordnet ist. Weiterhin kann die Erfindung dadurch fortgebildet werden, dass mehrere stabförmige Verstärkungselemente gleichmäßig verteilt zwischen den beiden Rohrböden angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Anordnung von einem bzw. mehreren stabförmigen Verstärkungselementen ist insbesondere bevorzugt, um die Verformung der Rohrböden möglichst gleichmäßig zu vermindern. Die mittige Anordnung eines stabförmigen Verstärkungselements zwischen den beiden Rohrböden ist insbesondere vorteilhaft, um die mittig in größtem Ausmaß zu erwartende Verformung der Rohrböden zu reduzieren bzw. vermeiden. Wenn Größe, Leistungsklasse und Randbedingungen eine darüber hinausgehende die Betriebssicherheit beeinträchtigende Verformung der Rohrböden erwarten lassen, ist es vorteilhaft, mehrere stabförmige Verstärkungselemente gleichmäßig verteilt zwischen den beiden Rohrböden anzuordnen. Durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung der stabförmigen Verstärkungselemente zwischen den beiden Rohrböden kann die insgesamt erforderliche Anzahl von stabförmigen Verstärkungselementen reduziert werden.The invention can be further developed in that the rod-shaped reinforcing element is arranged centrally between the two tubesheets is. Furthermore, the invention can be developed in that a plurality of rod-shaped reinforcing elements are arranged uniformly distributed between the two tube sheets. The inventive arrangement of one or more rod-shaped reinforcing elements is particularly preferred in order to reduce the deformation of the tube plates as evenly as possible. The central arrangement of a rod-shaped reinforcing element between the two tube plates is particularly advantageous in order to reduce or avoid the deformation of the tubesheets, which is to be expected in the center to a large extent. If size, performance class and boundary conditions make it possible to expect further deformation of the tubesheets affecting the operational safety, it is advantageous to arrange a plurality of rod-shaped reinforcing elements evenly distributed between the two tube plates. By a uniform distribution of the rod-shaped reinforcing elements between the two tubesheets, the total required number of rod-shaped reinforcing elements can be reduced.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rohrboden, vorzugsweise beide Rohrböden, auf seiner den Glasrohren abgewandten Seite einen Rohrbodendeckel aufweist, der mit dem Rohrboden derart verbunden ist, dass zwischen dem Rohrboden und dem Rohrbodendeckel ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit den Glasrohren in Fluidverbindung steht. Der Rohrbodendeckel dient vorzugsweise dazu, auf der den Glasrohren abgewandten Seite des Rohrbodens einen Hohlraum zu schaffen, der mit den Glasrohren in Fluidverbindung steht, so dass das Fluid in den Glasrohren und den zwischen den Rohrböden und den Rohrbodendeckeln befindlichen Hohlräumen zirkulieren kann. Der Rohrbodendeckel kann beispielsweise aus Kunststoff, Metall oder einer Materialkombination ausgebildet sein. Die Verwendung von Metall für den Rohrbodendeckel hat den Vorteil, dass Kriechverformungen, wie sie bei Kunststoffteilen auftreten können, vermieden werden können. Da der Rohrbodendeckel in der Regel nicht mit dem Abgas bzw. dem Kondensat in Kontakt kommt, besteht auch nicht die Gefahr der Belastung des Kondensats durch Metallbestandteile.The heat exchanger according to the invention is further characterized in that at least one tube plate, preferably both tubesheets, on its side facing away from the glass tubes has a tube bottom cover which is connected to the tube sheet such that between the tube plate and the tube plate cover a cavity is formed, which with the Glass tubes in fluid communication. The tube bottom cover preferably serves to create a cavity on the side of the tubesheet which faces away from the glass tubes, which is in fluid communication with the glass tubes, so that the fluid can circulate in the glass tubes and the cavities located between the tubesheets and tube bottom covers. The tube bottom cover may be formed for example of plastic, metal or a combination of materials. The use of metal for the tube bottom cover has the advantage that creep, as can occur in plastic parts, can be avoided. As the tube bottom cover usually not with the exhaust gas or the condensate There is also no risk of contamination of the condensate by metal components.

Weiterhin ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum mittels eines Trennelements zwischen dem Rohrboden und dem Rohrbodendeckel in einen ersten und einen zweiten Hohlraumabschnitt unterteilt ist, wobei der erste Hohlraumabschnitt mit einer ersten Gruppe der Glasrohre in Fluidverbindung steht und der zweite Hohlraumabschnitt mit einer zweiten Gruppe der Glasrohre in Fluidverbindung steht. In einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist es insbesondere bevorzugt, wenn ein solches Trennelement zwischen nur einem der beiden Rohrböden und dem zugehörigen Rohrbodendeckel ausgebildet ist. Durch eine solche Anordnung kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass Fluid aus dem ersten Hohlraumabschnitt des unterteilten ersten Hohlraums durch die mit diesem Hohlraumabschnitt in Fluidverbindung stehende erste Gruppe der Glasrohre in den zweiten, nicht unterteilten Hohlraum gelangt und aus diesem zweiten, nicht unterteilten Hohlraum durch die zweite Gruppe der Glasrohre in den zweiten Abschnitt des unterteilten ersten Hohlraums zurückströmt. Auf diese Weise können die Zirkulationsrichtung und die Anzahl und Anordnung der Rohre, die in einer bestimmten Richtung durchströmt werden sollen, definiert werden.Furthermore, the heat exchanger according to the invention is characterized in that the cavity is divided by means of a separating element between the tube sheet and the tube bottom cover into a first and a second cavity portion, wherein the first cavity portion is in fluid communication with a first group of the glass tubes and the second cavity portion with a second Group of glass tubes is in fluid communication. In a heat exchanger according to the invention, it is particularly preferred if such a separating element is formed between only one of the two tube plates and the associated tube bottom cover. Such an arrangement can advantageously ensure that fluid from the first cavity section of the divided first cavity passes through the first group of glass tubes in fluid communication with this cavity section into the second, non-divided cavity and out of this second, non-divided cavity through the second Group of glass tubes flows back into the second section of the divided first cavity. In this way, the circulation direction and the number and arrangement of the tubes to be flowed through in a certain direction can be defined.

Diese Ausgestaltung kann dadurch weiter fortgebildet werden, dass die erste Gruppe weniger Glasrohre umfasst als die zweite Gruppe. Durch eine Gruppierung der Glasrohre in unterschiedlich große Gruppen kann die Durchströmungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Gruppen von Glasrohren unterschiedlich ausgestaltet werden. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, zuströmendes, vergleichsweise kaltes Medium mit hoher Geschwindigkeit durch eine geringere Anzahl von Glasrohren zu leiten und abströmendes, vergleichsweise wärmeres Medium mit geringerer Geschwindigkeit durch eine größere Anzahl von Glasrohren zurückströmen zu lassen.This embodiment can be further developed in that the first group comprises fewer glass tubes than the second group. By grouping the glass tubes in different sized groups, the flow rate of the fluid through the groups of glass tubes can be configured differently. In this case, it is particularly preferred to pass incoming, comparatively cold medium at high speed through a smaller number of glass tubes and to allow flowing, comparatively warmer medium to flow back at a lower speed through a larger number of glass tubes.

Weiterhin ist bevorzugt, dass der Rohrbodendeckel einen ersten Anschluss zur Verbindung des ersten Hohlraumabschnitts mit einer Fluidzufuhr und einen zweiten Anschluss zur Verbindung des zweiten Hohlraumabschnitts mit einer Fluidabfuhr aufweist. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher in einen Mediumkreislauf eingebunden werden.Furthermore, it is preferable for the tube bottom cover to have a first connection for connecting the first cavity section to a fluid supply and a second connection for connecting the second cavity section to a fluid discharge. In this way, the heat exchanger can be integrated into a medium circuit.

Die Erfindung kann weiter dadurch fortgebildet, dass der erste Hohlraumabschnitt in Einbaulage oberhalb des zweiten Hohlraumabschnitts angeordnet ist. Diese Fortbildung ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise heißes Abgas, das den Wärmetauscher vorzugsweise in Einbaulage von oben nach unten durchströmt, zunächst mit zuströmendem, d. h. vergleichsweise kaltem Fluid, über die Glasrohrwandungen in Wärmekontakt kommt. Alternativ könnte eine Gegenstromanordnung realisiert werden, was insbesondere bei signifikanten Temperaturerhöhungen des Fluids über dessen Fließstrecke einen Vorteil bringen kann.The invention can be further developed by the fact that the first cavity section is arranged in the installed position above the second cavity section. This training is particularly advantageous because in this way hot exhaust gas, which preferably flows through the heat exchanger in installation position from top to bottom, first with zuströmendem, d. H. comparatively cold fluid over which glass tube walls come in thermal contact. Alternatively, a countercurrent arrangement could be realized, which can bring an advantage in particular with significant temperature increases of the fluid over its flow path.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zumindest einer der beiden Rohrböden, vorzugsweise beide Rohrböden, eine in einem äußeren Randbereich seiner den Glasrohren zugewandten Seite ausgebildete Nut zur Aufnahme eines Wärmetauschergehäuses aufweist bzw. aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, dass das Wärmetauschergehäuse als U-förmig abgewinkeltes Gehäuseblech ausgebildet ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Wärmetauschergehäuse durch ein, zwei oder mehrere die Rohrböden verbindende Zugelemente, vorzugsweise Zugbänder oder -stangen, zwischen den Rohrböden befestigt ist. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die zur Verbindung der Rohrböden mit einem Wärmetauschergehäuse erforderlichen Verbindungselemente im Wesentlichen im Rohrboden ausgebildet sein können und das Wärmetauschergehäuse beispielsweise aus einem einfachen Gehäuseblech gefertigt sein kann, das U-förmig abgewinkelt ist. Das Gehäuseblech kann dabei Löcher oder Ausstanzungen, beispielsweise zur Verbindung mit weiteren Wärmetauscherelementen, aufweisen.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by a heat exchanger of the type mentioned, in which at least one of the two tube sheets, preferably both tube sheets, has a groove formed in an outer edge region of its glass tubes side facing receiving a heat exchanger housing , It is preferred that the heat exchanger housing is formed as a U-shaped angled housing plate. Furthermore, it is preferred that the heat exchanger housing is fastened by one, two or more tension elements connecting the tube plates, preferably drawstrings or rods, between the tube plates. This embodiment variant has the advantage that the connection elements required for connecting the tubesheets to a heat exchanger housing can essentially be formed in the tubesheet and the heat exchanger housing can be made, for example, from a simple housing plate which is angled in a U-shape. The housing plate may have holes or cutouts, for example for connection to other heat exchanger elements.

Am Rohrboden ist vorteilhafterweise eine Nut zur Aufnahme des Wärmetauschergehäuses vorgesehen. Wenn, wie bevorzugt, der Rohrboden vollständig aus Kunststoff besteht und beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt wird, ist die Ausbildung einer Nut zur Aufnahme des Wärmetauschergehäuses oder die Ausbildung anderer Verbindungsvorrichtungen anders als beispielsweise bei Rohrböden aus Metall, fertigungstechnisch einfach und kostengünstig zu realisieren.At the tube bottom, a groove for receiving the heat exchanger housing is advantageously provided. If, as preferred, the tubesheet is completely made of plastic and is produced, for example, by injection molding, the formation of a groove for receiving the heat exchanger housing or the formation of other connecting devices is different than, for example, tube sheets made of metal, manufacturing technology easy and inexpensive to implement.

Um die Verbindung zwischen Rohrböden und Wärmetauschergehäuse herzustellen, ist es bevorzugt, die Rohrböden über Zugelemente, vorzugsweise Zugbänder, -stangen oder -bleche, zu verbinden und auf diese Weise das Wärmetauschergehäuse zwischen den beiden Rohrböden und vorzugsweise innerhalb der in den Rohrböden ausgebildeten Nut, einzuspannen. Wenn das Wärmetauschergehäuse in die in den Rohrböden ausgebildeten Nuten eingesetzt ist und die Rohrböden durch die Zugelemente miteinander verbunden sind, ist auch das Wärmetauschergehäuse entsprechend fixiert. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Wärmetauschergehäuse und Rohrböden abgedichtet, beispielsweise durch Einlegen einer Dichtung in die in den Rohrböden ausgebildeten Nuten.In order to establish the connection between tube sheets and heat exchanger housing, it is preferable to connect the tube sheets via tension members, preferably drawstrings, rods or sheets, and in this way to clamp the heat exchanger housing between the two tube sheets and preferably within the groove formed in the tube sheets , If the heat exchanger housing is inserted into the grooves formed in the tube plates and the tubesheets are connected to each other by the tension elements, and the heat exchanger housing is fixed accordingly. Preferably, the connection between the heat exchanger housing and tube sheets is sealed, for example by inserting a seal in the grooves formed in the tubesheets.

Die Erfindung kann weiter dadurch fortgebildet werden, dass das Wärmetauschergehäuse eine verschließbare Revisionsöffnung aufweist, welche eine Wartung des Wärmetauschers im Einbauzustand ermöglicht. Eine solche verschließbare Revisionsöffnung ist vorzugsweise im Einbauzustand des Wärmetauschers oben oder seitlich angeordnet, so dass ein Benutzer die Revisionsöffnung leicht erreichen kann. Die erfindungsgemäße Fortbildung ermöglicht es vorteilhafterweise, z.B. Inspektions-, Wartungs- oder Reinigungsarbeiten im eingebauten Zustand des Wärmetauschers durchzuführen.The invention can be further developed by the fact that the heat exchanger housing has a closable inspection opening, which allows maintenance of the heat exchanger in the installed state. Such a closable inspection opening is preferably arranged above or laterally in the installed state of the heat exchanger, so that a user can easily reach the inspection opening. The development according to the invention advantageously makes it possible, e.g. Carry out inspection, maintenance or cleaning work in the installed state of the heat exchanger.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art, umfassend einen Abgassammler mit einer Abgasauslassöffnung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abgassammler derart angeordnet ist, dass die Abgasauslassöffnung einen Anschlussquerschnitt aufweist, der den Anschluss einer Abgasleitung im Wesentlichen parallel zu den Glasrohren ermöglicht. Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher weist typischerweise einen Abgassammler mit einer Abgasauslassöffnung auf, durch die das Abgas, das den Wärmetauscher durchströmt hat, mit einer Abgasleitung verbunden werden und durch diese abgeführt werden kann. Vorteilhafterweise ist dabei der Anschlussquerschnitt der Auslassöffnung so angeordnet, dass die Abgasleitung im Wesentlichen parallel zu den Glasrohren angeschlossen werden kann. Dies hat den Vorteil, insbesondere in Einbausituationen mit nur geringem Bauraum bzw. Einbausituationen mit besonderen Anforderungen an die Führung der Abgasleitung, dass die Abgasleitung zumindest abschnittsweise parallel zu den Glasrohren geführt werden kann, d. h. zum Beispiel in der Regel parallel zur Heizkesselaußenwand. Anschließende Richtungsänderungen der Abgasleitung können mittels entsprechender bekannter Rohrelemente realisiert werden.A further aspect of the invention is a heat exchanger of the aforementioned type, comprising an exhaust gas collector with an exhaust gas outlet opening, which is characterized in that the exhaust gas collector is arranged such that the exhaust gas outlet opening has a connection cross section has, which allows the connection of an exhaust pipe substantially parallel to the glass tubes. A heat exchanger according to the invention typically has an exhaust gas collector with an exhaust gas outlet opening, through which the exhaust gas which has flowed through the heat exchanger can be connected to an exhaust pipe and can be discharged through it. Advantageously, the connection cross-section of the outlet opening is arranged so that the exhaust pipe can be connected substantially parallel to the glass tubes. This has the advantage, in particular in installation situations with only a small space or installation situations with special requirements for the guidance of the exhaust pipe, that the exhaust pipe at least partially parallel to the glass tubes can be performed, ie, for example, usually parallel to the boiler outer wall. Subsequent changes in direction of the exhaust pipe can be realized by means of corresponding known pipe elements.

In einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist der Abgassammler derart ausgebildet, dass er alternativ in einer um 180 Grad versetzten Stellung zu der in dem vorhergehenden Anspruch definierten Stellung montiert werden kann. Dabei ist es bevorzugt, dass der Abgassammler symmetrisch ausgebildet ist in Bezug auf die Anordnung der Abgasauslassöffnung in der ersten Einbaualternative zu der zweiten Einbaualternative. Diese Fortbildungsform hat den Vorteil, dass einem Installateur eine erhöhte Anpassungsfähigkeit geschaffen wird in Bezug auf die Anschlussmöglichkeiten einer Abgasleitung. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Abgassammler in Einbaulage unterhalb des Wärmetauschers angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention, the exhaust manifold is designed such that it can be mounted alternatively in a position offset by 180 degrees to the position defined in the preceding claim. It is preferred that the exhaust gas collector is formed symmetrically with respect to the arrangement of the exhaust gas outlet opening in the first installation alternative to the second installation alternative. This further development has the advantage that an installer an increased adaptability is created with respect to the connection possibilities of an exhaust pipe. Furthermore, it is preferred that the exhaust gas collector is arranged in the installed position below the heat exchanger.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung kann die Aufgabe durch einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art gelöst werden, bei dem zumindest einer der beiden Rohrböden, vorzugsweise beide Rohrböden, als Metallplatte ausgebildet ist, wobei die Metallplatte abschnittsweise oder vollständig mit Kunststoff beschichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung der Metallplatte mit Kunststoff, vorzugsweise in allen mit Abgas bzw. Kondensat in Berührung kommenden Teilen des Rohrbodens, wird sichergestellt, dass das Kondensat nicht durch Metallbestandteile verunreinigt wird. Dies hat den Vorteil, dass das mechanische Verhalten im Wesentlichen durch die Materialeigenschaften der Metallplatte definiert werden. Weiterhin erleichtert diese Ausführungsform die Montage, da die Kunststoffbeschichtung gleichzeitig als Abdichtung zwischen Rohren und Rohrboden und elastischer Toleranzausgleich dienen kann und so auf eine zusätzliche Abdichtung, beispielsweise mittels O-Ringen, verzichtet werden kann.According to a further aspect of the invention, the object can be achieved by a heat exchanger of the type mentioned, in which at least one of the two tube sheets, preferably both tube plates, is formed as a metal plate, wherein the metal plate is partially or completely coated with plastic. Due to the inventive coating of the metal plate with plastic, preferably in all coming into contact with exhaust or condensate parts of the tube sheet, it is ensured that the condensate is not contaminated by metal components. This has the advantage that the mechanical behavior is essentially defined by the material properties of the metal plate. Furthermore, this embodiment facilitates assembly, since the plastic coating can simultaneously serve as a seal between pipes and tube sheet and elastic tolerance compensation and so on an additional seal, for example by means of O-rings can be dispensed with.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Wärmetauscherbaureihe, umfassend zwei oder mehrere der erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit unterschiedlichen Leistungsklassen, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wärmetauscher der Baureihe übereinstimmende Rohrböden aufweisen und sich die Wärmetauscher unterschiedlicher Leistungsklassen durch die Länge und/oder Anzahl der Glasrohre unterscheiden.Another aspect of the invention is a heat exchanger series, comprising two or more of the heat exchanger according to the invention with different power classes, characterized in that all heat exchangers of the series have matching tube sheets and the heat exchangers of different power classes differ by the length and / or number of glass tubes.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscherbaureihe hat den Vorteil, dass Wärmetauscher unterschiedlicher Leistungsklassen bereitgestellt werden können, ohne hierfür unterschiedliche Rohrböden verwenden zu müssen. Wärmetauscher unterschiedlicher Leistungsklassen werden durch Einbau längerer oder kürzerer Glasrohre verwirklicht, um so entsprechend hohe oder niedrige Leistungsklassen zu erzielen. Durch die Verwendung übereinstimmender Rohrböden für alle Leistungsklassen können zusätzliche Kosten vermieden werden, wie sie beispielsweise bei Anpassung der Rohrböden oder Fertigung individuell unterschiedlicher Rohrböden für verschiedene Leistungsklassen erforderlich wären und zudem durch Massenfertigung eines standardisierten Rohrbodens die Fertigungskosten insgesamt reduziert werden.The heat exchanger series according to the invention has the advantage that heat exchangers of different power classes can be provided without having to use different tube sheets for this purpose. Heat exchangers of different performance classes are realized by installing longer or shorter glass tubes in order to achieve correspondingly high or low performance classes. By using matching tube sheets for all performance classes, additional costs can be avoided, as would be required, for example, when adapting the tubesheets or producing individually different tubesheets for different performance classes and, moreover, reducing the manufacturing costs as a whole by mass production of a standardized tube plate.

Alternativ oder zusätzlich können Wärmetauscher höherer Leistungsklassen eine höhere Anzahl an Glasrohren aufweisen als Wärmetauscher niedrigerer Leistungsklassen. Eine Variation der Anzahl der Glasrohre kann über ein Verschließen von solchen Öffnungen im Rohrboden, die keine Glasrohre aufnehmen sollen, beispielsweise durch Blinddeckel, realisiert sein. Hierzu sind üblicherweise keine wesentlichen, die Geometrie des Rohrbodens deutlich verändernden Änderungen erforderlich, so dass die Herstellung des Rohrbodens sehr kostengünstig erfolgen kann.Alternatively or additionally, heat exchangers of higher power classes can have a higher number of glass tubes than heat exchangers of lower power classes. A variation of the number of glass tubes can be realized by closing such openings in the tubesheet which are not intended to receive glass tubes, for example by blind covers be. For this purpose, usually no significant, the geometry of the tubesheet significantly changing changes required, so that the production of the tubesheet can be done very inexpensively.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscherbaureihe ermöglicht es, ein modulartiges Wärmetauscher-Sortiment für unterschiedliche Anforderungen kostengünstig bereitzustellen. Dies spart im Vergleich zur bisher üblichen Bereitstellung überdimensionierter Wärmetauscher für niedrigere Leistungsklassen insbesondere Material und Bauraum ein. Weiterhin ist eine flexiblere und feinere Abstufung der Leistungsklassen möglich, da sowohl Länge als auch gegebenenfalls Anzahl der Glasrohre bei gleichbleibenden Rohrböden sehr leicht variiert werden können.The heat exchanger series according to the invention makes it possible to inexpensively provide a modular heat exchanger range for different requirements. This saves compared to the usual provision of oversized heat exchanger for lower power classes in particular material and space. Furthermore, a more flexible and finer gradation of performance classes is possible, since both length and, if appropriate, number of glass tubes can be varied very easily with constant tube plates.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscherbaureihe kann dadurch fortgebildet werden, dass zumindest ein Wärmetauscher einer höheren Leistungsklasse als Anordnung von zwei vorzugsweise gleichen Wärmetauschern einer niedrigeren Leistungsklasse ausgebildet ist. Dazu können beispielsweise zwei Wärmetauscher in Einbaulage parallel nebeneinander angeordnet und mit einem gemeinsamen Wärmetauschergehäuse versehen sein, so dass in das gemeinsame Wärmetauschergehäuse eintretendes Abgas durch die Glasrohre der beiden zusammengesetzten Wärmetauscher parallel hindurchströmt. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn drei oder mehr, vorzugsweise gleiche, Wärmetauscher einer niedrigeren Leistungsklasse zu einem Wärmetauscher höherer Leistungsklasse zusammengesetzt werden.The heat exchanger series according to the invention can be further developed in that at least one heat exchanger of a higher power class is designed as an arrangement of two preferably identical heat exchangers of a lower power class. For this purpose, for example, two heat exchangers can be arranged parallel to each other in installation position and provided with a common heat exchanger housing, so that in the common heat exchanger housing entering exhaust gas flows through the glass tubes of the two composite heat exchanger in parallel. Furthermore, it is preferred if three or more, preferably equal, heat exchangers of a lower power class are assembled to form a heat exchanger of higher power class.

Vorteilhafterweise weisen die Rohrböden der Wärmetauscher in einer solchen Kombination entsprechende Nuten zur Aufnahme eines gemeinsamen Wärmetauschergehäuses auf. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Nutenverlauf so angeordnet ist, dass die Nuten der Rohrböden sowohl zur Aufnahme eines Wärmetauschergehäuses für nur einen Wärmetauscher dienen oder alternativ auch zur Aufnahme eines gemeinsamen Wärmetauschergehäuses für zwei, drei oder mehrere Wärmetauscher dienen können.Advantageously, the tube plates of the heat exchanger in such a combination corresponding grooves for receiving a common heat exchanger housing. It is particularly preferred if the course of the grooves is arranged so that the grooves of the tubesheets serve both to receive a heat exchanger housing for only one heat exchanger or, alternatively, to accommodate a common heat exchanger housing for two, three or more heat exchangers.

Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers in unterschiedlichen Leistungsklassen, mit den Schritten:

  1. (a) Bereitstellen einer Vielzahl von, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten, von einem Fluid durchströmbaren Glasrohren, wobei die Länge und/oder Anzahl der Glasrohre abgängig ist von der Leistungsklasse des Wärmetauschers,
  2. (b) Bereitstellen eines ersten, zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildeten Rohrbodens mit Öffnungen,
  3. (c) Bereitstellen eines zweiten, zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildeten Rohrbodens mit Öffnungen,
  4. (d) Ablängen einer Mehrzahl von Glasrohren in einer solchen Länge, die in Abhängigkeit der Leistungsklasse des Wärmetauschers gewählt ist,
  5. (e) Einbringen der Glasrohre mit einem ersten Ende in die Öffnungen des ersten Rohrbodens,
  6. (f) Einbringen der Glasrohre mit einem zweiten Ende in die Öffnungen des zweiten Rohrbodens.
    Das Verfahren kann durch folgende Schritte fortgebildet werden:
    • zweimaliges Durchführen der Schritte (a) bis (e) zum Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Wärmetauschers, vorzugsweise der gleichen Leistungsklasse,
    • Verbinden des ersten und zweiten Wärmetauschers mit einem gemeinsamen Wärmetauschergehäuse zu einem Wärmetauscher einer höheren Leistungsklasse.

      Ein Bestandteil des Wärmetauschers gemäß der Erfindung ist ein Rohrboden zur Aufnahme von Enden einer Vielzahl von Rohren, insbesondere Glasrohren, wobei der Rohrboden zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Befestigungspunkt zur zumindest abschnittsweisen Abstützung des Rohrbodens gegen eine Verformung des Rohrbodens oder Teilen davon, insbesondere gegen eine Durchbiegung oder Auswölbung.
      Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
      Fig. 1:
      Eine dreidimensionale Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Einbaulage an einem Heizkessel,
      Fig. 2:
      eine schematische dreidimensionale Ansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers ohne Wärmetauschergehäuse,
      Fig. 3:
      eine perspektivische Ansicht der Innenseite eines Rohrbodens mit stabförmigen Verstärkungselementen des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers,
      Fig. 4:
      eine perspektivische Ansicht der Außenseite eines Rohrbodens gemäß Figur 3,
      Fig. 5:
      eine Unteransicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauscher,
      Fig. 6:
      einen Querschnitt durch den in Figur 1 gezeigten Wärmetauscher entlang der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene A-A,
      Fig. 7:
      eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers ohne Wärmetauschergehäuse,
      Fig. 8:
      eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers mit Wärmetauschergehäuse,
      Fig. 9:
      eine Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Wärmetauscher,
      Fig. 10:
      das Detail D der in Figur 8 gezeigten Draufsicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers,
      Fig. 11:
      eine dreidimensionale Ansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers mit Wärmetauschergehäuse,
      Fig. 12:
      eine weitere dreidimensionale Ansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers mit Dämmung,
      Fig. 13:
      eine dreidimensionale Ansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers mit Dämmung mit einer ersten Anschlussvariante einer Abgasleitung,
      Fig. 14:
      eine zweite dreidimensionale Ansicht des in Figur 1 gezeigten Wärmetauschers mit Dämmung und einer weiteren Anschlussalternative einer Abgasleitung,
      Fig. 15:
      eine dreidimensionale Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Rohrbodens,
      Fig. 16:
      eine weitere dreidimensionale Ansicht eines Teils des in Figur 14 gezeigten Rohrbodens,
      Fig.17:
      eine dreidimensionale Ansicht eines Wärmetauschers einer ersten Leistungsklasse einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaureihe,
      Fig.18:
      eine dreidimensionale Ansicht eines Wärmetauschers einer zweiten Leistungsklasse einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaureihe,
      Fig.19:
      eine dreidimensionale Ansicht eines Wärmetauschers einer dritten Leistungsklasse einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaureihe, und
      Fig. 20:
      eine Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Rohrbodens.
      • Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 in Einbaulage an einem mit einem Brenner 2 verbundenen Heizkessel 1.
      • In Figur 2 sind zwei Wärmetauscherseitenteile 110, 120 und zwischen den Wärmetauscherseitenteilen 110, 120 angeordnete Glasrohre 130 dargestellt. Die Glasrohre 130 sind parallel zueinander in acht übereinanderliegenden Reihen mit jeweils vier Glasrohren angeordnet. Wie auch in Figur 3 zu erkennen, sind die beiden Wärmetauscherseitenteile 110, 120 jeweils aus einem Rohrboden 111, 121 und einem Rohrbodendeckel 112, 122 zusammengesetzt. Die Rohrböden 111, 121 sind im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffbauteile. Die Rohrbodendeckel 112, 122 sind aus Metallblechen gefertigt.
        Der Rohrboden 111 weist Öffnungen 111 a zur Aufnahme der Glasrohre 130 auf. Die Öffnungen 111 a sind ebenfalls in acht Reihen von jeweils vier Öffnungen angeordnet. Im oberen Bereich des Rohrbodens 111 sind anstelle der Öffnungen Blinddeckel 111b angeordnet, da sich, wie in den Figuren 2 und 7 gezeigt, in diesem Bereich 131 des Wärmetauschers 100 keine Glasrohre 130 befinden. Der Rohrboden 111 weist einen Steg 111 c auf, mit dem der Rohrbodendeckel 112 über Befestigungselemente 114 verbunden ist. Zwischen Rohrboden 111 und Rohrbodendeckel 112 ist ein Hohlraum gebildet. Dieser Hohlraum steht mittels der Öffnungen 111 a mit den Glasrohren 130 in Fluidverbindung.
        Die beiden Wärmetauscherseitenteile 110, 120 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut. Sie unterscheiden sich darin, dass das Wärmetauscherseitenteil 110 einen Anschluss für eine Fluidzufuhr 181 und einen Anschluss für eine Fluidabfuhr 182, wie in Figur 7 gezeigt, aufweist. Weiterhin ist der Hohlraum des Wärmetauscherseitenteils 110 durch ein Trennelement 115, wie in Figur 5 gezeigt, so in einen ersten und einen zweiten Hohlraumabschnitt unterteilt, dass der erste Hohlraumabschnitt nur mit den Glasrohren 130a sowie dem Anschluss 181 und der zweite Hohlraumabschnitt nur mit den Glasrohren 130b sowie dem Anschluss 182 in Fluidverbindung steht. Durch die Anschlüsse 181 und 182 kann der Wärmetauscher 100 mit einem Fluidkreislauf, vorzugsweise einem Wasserkreislauf, verbunden werden. Dabei strömt das Wasser mit einem Druck von ca. 1,5bar durch die Fluidzufuhr 181 in den ersten Hohlraum des ersten Wärmetauscherseitenelements 110 und von dort in die oberen Glasrohre 130a. Das Wasser tritt dann in den zweiten Hohlraum des zweiten Wärmetauscherseitenelements 120 ein, fließt dort nach unten und durch die Glasrohre 130b zurück in den zweiten Abschnitt des ersten Hohlraums des ersten Wärmetauscherseitenelements 110 und von dort aus fließt das Wasser durch die Fluidabfuhr 182 ab.
        An zwischen den Öffnungen 111a angeordneten Befestigungsstellen des Rohrbodens 111 sind senkrecht vom Rohrboden 111 wegweisende stabförmige Verstärkungselemente 140 befestigt. Die stabförmigen Verstärkungselemente 140 sind in Bezug auf die Breite des Rohrbodens 111 mittig am Rohrboden 111 angeordnet, d. h. jeweils zwischen den mittleren beiden Öffnungen der vier Öffnungen 111a einer Reihe. Weiterhin sind die stabförmigen Verstärkungselemente 140 gleichmäßig über die Höhe des Rohrbodens 111 verteilt, d.h. der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Verstärkungselementen 140 ist gleich. Mit ihren in Figur 3 frei schwebend abgebildeten Enden sind die stabförmigen Verstärkungselemente 140 im Einbauzustand am zweiten Rohrboden 121 an entsprechenden Befestigungsstellen befestigt. Dadurch kann eine Durchbiegung und Ausbeutung der Rohrböden 111, 112 in Richtung der Glasrohre 130 vermindert werden, so dass der erfindungsgemäße Wärmetauscher 100 auch im langfristigen Gebrauch keine durch Kriechverformung verursachte Undichtigkeiten aufweist.
Another aspect is a method for producing a heat exchanger in different performance classes, with the steps:
  1. (A) providing a plurality of, preferably substantially parallel, arranged to flow through a fluid glass tubes, wherein the length and / or number of glass tubes is dependent on the power class of the heat exchanger,
  2. (b) providing a first, at least partially made of plastic tube bottom with openings,
  3. (c) providing a second, at least partially made of plastic tube bottom with openings,
  4. (d) cutting to length a plurality of glass tubes of such a length chosen depending on the performance class of the heat exchanger,
  5. (e) introducing the glass tubes with a first end into the openings of the first tubesheet,
  6. (F) introducing the glass tubes with a second end in the openings of the second tube sheet.
    The process can be developed by the following steps:
    • performing steps (a) to (e) twice to provide first and second heat exchangers, preferably the same performance class,
    • Connecting the first and second heat exchangers to a common heat exchanger housing to a higher power class heat exchanger.

      A component of the heat exchanger according to the invention is a tube plate for receiving ends of a plurality of tubes, in particular glass tubes, wherein the tubesheet is at least partially made of plastic, characterized by an attachment point for at least partially supporting the tube sheet against deformation of the tubesheet or parts thereof , in particular against a deflection or bulge.
      Preferred embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying figures. Show it:
      Fig. 1:
      A three-dimensional view of a first embodiment of a heat exchanger according to the invention in installation position on a boiler,
      Fig. 2:
      a schematic three-dimensional view of the in FIG. 1 shown heat exchanger without heat exchanger housing,
      3:
      a perspective view of the inside of a tube sheet with rod-shaped reinforcing elements of in FIG. 1 shown heat exchanger,
      4:
      a perspective view of the outside of a tube sheet according to FIG. 3 .
      Fig. 5:
      a bottom view of the in FIG. 1 shown heat exchanger,
      Fig. 6:
      a cross section through the in FIG. 1 shown heat exchanger along in Fig. 4 shown section plane AA,
      Fig. 7:
      a side view of the in FIG. 1 shown heat exchanger without heat exchanger housing,
      Fig. 8:
      a side view of the in FIG. 1 shown heat exchanger with heat exchanger housing,
      Fig. 9:
      a top view of the in FIG. 1 shown heat exchanger,
      Fig. 10:
      the detail D of in FIG. 8 shown top view of in FIG. 1 shown heat exchanger,
      Fig. 11:
      a three-dimensional view of the in FIG. 1 shown heat exchanger with heat exchanger housing,
      Fig. 12:
      another three-dimensional view of the in FIG. 1 shown heat exchanger with insulation,
      Fig. 13:
      a three-dimensional view of the in FIG. 1 shown heat exchanger with insulation with a first connection variant of an exhaust pipe,
      Fig. 14:
      a second three-dimensional view of the in FIG. 1 shown heat exchanger with insulation and another connection alternative of an exhaust pipe,
      Fig. 15:
      3 shows a three-dimensional view of an alternative embodiment of a part of a tube plate according to the invention,
      Fig. 16:
      another three-dimensional view of part of the in FIG. 14 tube bottom shown,
      Figure 17:
      3 shows a three-dimensional view of a heat exchanger of a first performance class of a heat exchanger series according to the invention,
      Figure 18:
      3 shows a three-dimensional view of a heat exchanger of a second power class of a heat exchanger series according to the invention,
      Figure 19:
      a three-dimensional view of a heat exchanger of a third power class of a heat exchanger series according to the invention, and
      Fig. 20:
      a view of a portion of a tube sheet according to the invention.
      • FIG. 1 shows a heat exchanger 100 according to the invention in the installed position on a burner 2 connected to a boiler 1.
      • In FIG. 2 two heat exchanger side parts 110, 120 and arranged between the heat exchanger side parts 110, 120 glass tubes 130 are shown. The glass tubes 130 are arranged parallel to each other in eight superimposed rows, each with four glass tubes. As well as in FIG. 3 can be seen, the two heat exchanger side parts 110, 120 each composed of a tube plate 111, 121 and a tube bottom cover 112, 122 composed. The tube plates 111, 121 are injection-molded plastic components. The tube bottom covers 112, 122 are made of metal sheets.
        The tube plate 111 has openings 111 a for receiving the glass tubes 130. The openings 111 a are also arranged in eight rows of four openings. In the upper part of the tube bottom 111 dummy covers 111 b are arranged instead of the openings, since, as in the Figures 2 and 7 shown, in this area 131 of the heat exchanger 100 no glass tubes 130 are located. The tube plate 111 has a web 111 c, with which the tube bottom cover 112 is connected via fastening elements 114. Between tube sheet 111 and tube bottom cover 112, a cavity is formed. This cavity is connected by means of the openings 111 a with the glass tubes 130 in fluid communication.
        The two heat exchanger side parts 110, 120 are constructed substantially the same. They differ in that the heat exchanger side part 110 has a connection for a fluid supply 181 and a connection for a fluid discharge 182, as in FIG FIG. 7 shown. Furthermore, the cavity of the heat exchanger side part 110 is defined by a partition member 115, as in FIG FIG. 5 divided into a first and a second cavity portion so that the first cavity portion only in fluid communication with the glass tubes 130a and the port 181 and the second cavity portion only with the glass tubes 130b and the port 182. Through the connections 181 and 182, the heat exchanger 100 can be connected to a fluid circuit, preferably a water circuit. In this case, the water flows at a pressure of about 1.5 bar through the fluid supply 181 into the first cavity of the first heat exchanger side member 110 and from there into the upper glass tubes 130a. The water then enters the second cavity of the second heat exchanger side member 120, flows down and through the glass tubes 130b back into the second portion of the first cavity of the first heat exchanger side member 110 and from there, the water flows through the fluid drain 182 from.
        At fastening points of the tube plate 111 arranged between the openings 111a, rod-shaped reinforcing elements 140 leading the way from the tube plate 111 are fastened. The rod-shaped reinforcing elements 140 are arranged centrally with respect to the width of the tube plate 111 on the tubesheet 111, ie in each case between the middle two openings of the four openings 111a of a row. Furthermore, the rod-shaped reinforcing elements 140 are distributed uniformly over the height of the tube bottom 111, ie, the distance between each two adjacent reinforcing elements 140 is equal. With her in FIG. 3 when freely suspended, the rod-shaped reinforcing elements 140 in the installed state are fastened to the second tube plate 121 at corresponding fastening points. As a result, a deflection and exploitation of the tube plates 111, 112 can be reduced in the direction of the glass tubes 130, so that the heat exchanger 100 according to the invention also in the long-term Use has no leaks caused by creep deformation.

Zwischen den beiden Rohrböden 111, 121 ist ein U-förmiges Wärmetauschergehäuseblech 150 und eine auf der Außenseite des Gehäuses angeordnete Wärmedämmung 150a eingespannt, wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt. Das Wärmetauschergehäuseblech 150 wird mit seinen beiden Seitenkanten jeweils in eine umlaufende Nut 111d des Rohrbodens, die in Figur 6 dargestellt ist, eingesteckt. Figur 9 zeigt, dass in die Nut 111 d eine Dichtung 152 eingelegt ist. Die beiden Rohrböden 111, 121 werden durch Zugbänder 190 zusammengehalten, die über Befestigungselemente 113, 123 mit den beiden Rohrböden 111, 121 verbunden sind, wie in den Figuren 11 bis 13 gezeigt. Diese Befestigungsart hat den Vorteil, dass aufwändig herzustellende Geometrien des Wärmetauschergehäuses 150 vermieden werden können. Die Zugelemente 190 sind ebenfalls günstig herzustellende Bauteile, beispielsweise Metallbänder oder -streifen.Between the two tubesheets 111, 121, a U-shaped heat exchanger housing plate 150 and a arranged on the outside of the housing heat insulation 150 a is clamped, as in the Figures 11 and 12 shown. The heat exchanger housing plate 150 is formed with its two side edges in each case in a circumferential groove 111 d of the tube plate, which in FIG. 6 is shown, plugged. FIG. 9 shows that in the groove 111 d a seal 152 is inserted. The two tube sheets 111, 121 are held together by drawstrings 190, which are connected via fastening elements 113, 123 with the two tube plates 111, 121, as in the FIGS. 11 to 13 shown. This type of fastening has the advantage that elaborate geometries of the heat exchanger housing 150 can be avoided. The tension members 190 are also inexpensive to manufacture components, such as metal bands or strips.

Wie in den Figuren 6, 8 und 11 dargestellt, weist das Wärmetauschergehäuse 150 in seinem oberen Drittel einen Abgaszufuhrstutzen 151 auf, mit dem der Wärmetauscher 100 mit einem Abgasauslass des Heizkessels 1 verbunden werden kann. Der freie Raum 131 oberhalb der Glasrohre 130 dient dazu, dass die durch den Abgaszufuhrstutzen 151 eintretenden heißen Abgase sich in dem Raum 131 verteilen können, um den Wärmetauscher 100 vom Abgaszufuhrstutzen 151 in Richtung eines am unteren Ende des Wärmetauschers 100 angeordneten Abgassammlers 170, d.h. von oben nach unten, möglichst gleichmäßig zu durchströmen.

  • Figur 5 zeigt die Basisplatte 170c des Abgassammlers 170, die über Befestigungselemente 170b am Wärmetauscher 100 befestigt ist. Die Basisplatte 170c ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig. Dadurch ist es möglich, den Abgassammler 170 auch um 180° verdreht an dem Wärmetauscher 100 zu befestigen, so dass die Abgasauslassöffnung 170a in die entgegengesetzte Richtung weist. Figuren 13 und 14 zeigen, dass der Abgassammler 170 unterschiedlich an eine Abgasleitung 171 angeschlossen werden kann. In Figur 13 weist die Anschlussöffnung 171a der Abgasleitung 171 seitlich vom Wärmetauscher 100 weg. In Figur 14 weist die Anschlussöffnung 171a der Abgasleitung 171 nach oben. Diese Variabilität ist insbesondere bei Einbausituationen mit nur geringem Bauraum bzw. Einschränkungen in der Abgasleitungsführung von Vorteil.
    Am oberen Ende des Wärmetauschers 100 befindet sich eine Revisionsöffnung, die durch einen Revisionsdeckel 160 verschließbar ist. Wie in den Figuren 9 und 11 gezeigt, ist der Revisionsdeckel 160 über Verbindungselemente 160 mit dem Wärmetauschergehäuse 150 verbunden.
    Die in den Figuren 15 und 16 gezeigte weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbodens 200 besteht aus einer Metallplatte 210, die Öffnungen 220 zur Aufnahme von Glasrohren (nicht dargestellt) und Öffnungen 240 zur Aufnahme von Verbindungselementen (nicht dargestellt) aufweist. Die Unterseite 210a sowie die Innenseiten 220a und 240a der Öffnungen 220 und 240 sind vollständig mit einem Kunststoff beschichtet. Dies kann beispielsweise aufvulkanisiertes Gummi sein. Die Kunststoffbeschichtung dient gleichzeitig zur Abdichtung der Öffnungen 220 gegenüber den in die Öffnungen einzuführenden Glasrohren, so dass weitere Abdichtungsmaßnahmen, beispielsweise O-Ringe, entfallen und auf diese Weise die Montage vereinfacht und die erforderliche Montagezeit reduziert werden können. Die Verformungsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Rohrböden 200 wird durch die Metallplatte 210 sichergestellt. Die Kunststoffschicht verhindert die Korrosion der Metallplatte 210 auf der dem Abgas bzw. dem Kondensat zugewandten Seite 210a.
    Figuren 17 und 18 zeigen zwei erfindungsgemäße Wärmetauscher unterschiedlicher Leistungsklassen einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaureihe. Figur 17 zeigen einen ersten Wärmetauscher 300, einen Wärmetauscherbaureihe mit einer niedrigeren Leistungsklasse (beispielsweise bis 14KW) als der in Figur 18 gezeigte, zweite Wärmetauscher 400 der gleichen Wärmetauscherbaureihe und weist mit einem Rohrboden 311 bzw. einem Wärmetauscherseitenteil 320 verbundenen Glasrohre 340 mit einer Länge L300 auf. Der zweite, in Figur 18 dargestellte Wärmetauscher 400 der gleichen Wärmetauscherbaureihe hat eine höhere Leistungsklasse (beispielsweise bis 40KW) als der Wärmetauscher 300 und weist Glasrohre 440 der Länge L400 auf. Die Rohrböden 311 und 411 bzw. die Wärmetauscherseitenteile 320, 420 stimmen überein.
    Die Wärmetauscher 300, 400 sind vorzugsweise entsprechend dem in den Figuren 1 bis 14 dargestellten Wärmetauscher 100 aufgebaut. Zur Realisierung unterschiedlicher Leistungsklassen unterscheiden sich die Wärmetauscher 300, 400 der Baureihe in der Länge der Glasrohre L400, L300, des Wärmetauschergehäuses und seiner Dämmung und der die Wärmetauscherseitenteile miteinander verbindenden Zugbänder (nicht dargestellt). Diese Längenänderungen sind herstellungstechnisch günstig zu realisieren. Eine herstellungstechnisch aufwändige Variation der Rohrböden ist nicht erforderlich.
    Für den in Figur 19 gezeigten erfindungsgemäßen Wärmetauscher 500 einer höheren Leistungsklasse sind drei Wärmetauscher einer niedrigeren Leistungsklasse durch ein gemeinsames Wärmetauschergehäuse 550 verbunden. Dabei sind die drei ersten Rohrböden 511, 512, 513 und die drei zweiten Rohrböden 521, 522, 523 der drei Wärmetauscher niedrigerer Leistungsklasse jeweils nebeneinander angeordnet. Das Abgas tritt durch den Abgaszufuhrstutzen 551 in den Wärmetauscher 500 ein, verteilt sich oberhalb der Glasrohre 530 und durchströmt die drei parallel angeordneten Wärmetauscher in der dargestellten Einbaulage von oben nach unten. Das Wärmetauschergehäuse 550 weist drei Revisionsöffnungen 560a, 560b, 560c auf. Diese Öffnungen können durch Revisionsdeckel (nicht dargestellt) verschlossen werden.
    Zur Variation der Leistungsklassen können die Anzahl der kombinierten Wärmetauscher und damit die Tiefe des Wärmetauschergehäuses (nicht dargestellt) und der zugehörigen Dämmung (nicht dargestellt) verändert werden. Die Rohrböden 511, 512, 513, 521, 522, 523 aller zu einem Wärmetauscher höherer Leistungsklasse zu verbindenden Wärmtauscher niedrigerer Leistungsklasse sind vorteilhafterweise übereinstimmend ausgestaltet. Um einen Rohrboden sowohl für die äußeren als auch für den mittleren Wärmetauscher niedrigerer Leistungsklasse einsetzen zu können, weisen die Rohrböden 511, 512, 513, 521, 522, 523 vorteilhafterweise den in Figur 20 gezeigten Nutverlauf mit einer umlaufenden Nur 511d und einer am oberen Ende des Rohrbodens durchgehenden Nut 511e auf. Die umlaufende Nut 511d dient dazu, wenn beispielsweise nur ein Wärmetauscher niedrigerer Leistungsklasse mit einem U-förmigen Wärmetauschergehäuseblech versehen werden soll, zur Aufnahme dieses Wärmetauschergehäuseblechs. Die am oberen Ende durchgehende Nut 511 e dient dazu, bei einem kombinierten Wärmetauscher höherer Leistungsklasse, wie beispielsweise dem Wärmetauscher 500 aus Figur 19, ein Wärmetauschergehäuse für mehrere Wärmetauscher niedrigerer Leistungsklasse aufzunehmen. Je nachdem, ob der Rohrboden 511 zwischen zwei weiteren Rohrböden oder als Rand-Rohrboden verwendet wird, verläuft das Wärmetauschergehäuse entweder durch die am oberen Ende durchlaufende Nut 511e oder durch einen Schenkel der umlaufenden Nut 511d. Vorteilhafterweise wird zur Abdichtung von Rohrboden und Wärmetauschergehäuse eine Dichtung in die Nut 511 e bzw. 511 d eingelegt.
As in the FIGS. 6 . 8th and 11 illustrated, the heat exchanger housing 150 in its upper third an exhaust gas inlet nozzle 151, with which the heat exchanger 100 can be connected to an exhaust gas outlet of the boiler 1. The free space 131 above the glass tubes 130 serves to allow the hot exhaust gases entering through the exhaust gas supply nozzle 151 to be distributed in the space 131, around the heat exchanger 100 from the exhaust gas supply nozzle 151 in the direction of an exhaust manifold 170 located at the lower end of the heat exchanger 100, ie down to flow as evenly as possible.
  • FIG. 5 shows the base plate 170c of the exhaust manifold 170, which is fastened to the heat exchanger 100 via fastening elements 170b. The base plate 170c is preferably substantially rectangular. As a result, it is possible to fix the exhaust manifold 170 rotated by 180 ° to the heat exchanger 100, so that the exhaust gas outlet port 170a faces in the opposite direction. Figures 13 and 14 show that the exhaust manifold 170 is connected differently to an exhaust pipe 171 can be. In FIG. 13 has the connection opening 171a of the exhaust pipe 171 laterally away from the heat exchanger 100. In FIG. 14 has the connection opening 171a of the exhaust pipe 171 upwards. This variability is particularly advantageous in installation situations with little space or restrictions in the exhaust pipe management advantage.
    At the upper end of the heat exchanger 100 is a revision opening, which is closed by a revision cover 160. As in the Figures 9 and 11 shown, the inspection cover 160 is connected via connecting elements 160 to the heat exchanger housing 150.
    The in the FIGS. 15 and 16 shown further embodiment of a tube plate 200 according to the invention consists of a metal plate 210, the openings 220 for receiving glass tubes (not shown) and openings 240 for receiving connecting elements (not shown). The underside 210a and the inner sides 220a and 240a of the openings 220 and 240 are completely coated with a plastic. This can be for example vulcanized rubber. At the same time, the plastic coating serves to seal the openings 220 with respect to the glass tubes to be inserted into the openings, so that further sealing measures, for example O-rings, are dispensed with and in this way the assembly can be simplified and the required assembly time can be reduced. The deformation resistance of the tube sheets 200 according to the invention is ensured by the metal plate 210. The plastic layer prevents corrosion of the metal plate 210 on the exhaust gas or condensate-facing side 210 a.
    FIGS. 17 and 18 show two heat exchangers according to the invention of different power classes of a heat exchanger series according to the invention. FIG. 17 show a first heat exchanger 300, a heat exchanger series with a lower power class (for example, up to 14KW) than in FIG. 18 shown, second heat exchanger 400 of the same series of heat exchangers and has with a tube plate 311 and a heat exchanger side part 320 connected glass tubes 340 with a Length L 300 on. The second, in FIG. 18 illustrated heat exchanger 400 of the same heat exchanger series has a higher power class (for example, up to 40KW) than the heat exchanger 300 and has glass tubes 440 of length L 400 on. The tube plates 311 and 411 and the heat exchanger side parts 320, 420 match.
    The heat exchangers 300, 400 are preferably according to the in the FIGS. 1 to 14 constructed heat exchanger 100 constructed. To realize different performance classes, the heat exchangers 300, 400 of the series in the length of the glass tubes L 400 , L 300 , the heat exchanger housing and its insulation and the heat exchanger side parts interconnecting drawstrings (not shown). These changes in length are manufacturing technology favorable to realize. A manufacturing technically complex variation of the tube plates is not required.
    For the in FIG. 19 shown higher heat class heat exchangers 500 according to the invention, three heat exchangers of a lower power class are connected by a common heat exchanger housing 550. The three first tube sheets 511, 512, 513 and the three second tube sheets 521, 522, 523 of the three heat exchangers of lower power class are each arranged next to one another. The exhaust gas enters the heat exchanger 500 through the exhaust gas supply connection 551, is distributed above the glass tubes 530 and flows through the three heat exchangers arranged in parallel in the installed position from top to bottom. The heat exchanger housing 550 has three inspection openings 560a, 560b, 560c. These openings can be closed by inspection covers (not shown).
    To vary the power classes, the number of combined heat exchangers and thus the depth of the heat exchanger housing (not shown) and the associated insulation (not shown) can be changed. The tube sheets 511, 512, 513, 521, 522, 523 all to be connected to a heat exchanger higher performance class heat exchanger lower power class are advantageously designed consistent. In order to use a tube sheet both for the outer and for the middle heat exchanger lower power class, the tube plates 511, 512, 513, 521, 522, 523 advantageously in FIG. 20 Nutverlauf shown with a circumferential 511d only and at the upper end of the tube bottom continuous groove 511e. The circumferential groove 511d serves, for example, if only a heat exchanger of lower power class is to be provided with a U-shaped heat exchanger housing plate, for receiving this heat exchanger housing plate. The upper-end continuous groove 511 e is used in a combined heat exchanger of higher power class, such as the heat exchanger 500 from FIG. 19 to house a heat exchanger housing for a plurality of heat exchangers of lower power class. Depending on whether the tube plate 511 is used between two further tubesheets or as an edge tubesheet, the heat exchanger housing extends either through the groove 511e passing through at the upper end or through one leg of the circumferential groove 511d. Advantageously, a seal in the groove 511 e or 511 d is inserted to seal the tube plate and heat exchanger housing.

Claims (16)

  1. Heat exchanger (100), comprising
    - a plurality of glass tubes (130), preferably disposed essentially parallel with one another, through which a fluid is able to flow,
    - a first tube base (111) with orifices (111a) into which the glass tubes are fitted by a first end,
    - a second tube base (121) with orifices into which the glass tubes are fitted by a second end,
    - and at least one of the two tube bases (111, 121), preferably both tube bases, is respectively are made from plastic,
    characterised in that one, two or several bar-shaped reinforcing elements (140) extend respectively from a fixing point on the first tube base to a fixing point on the second tube base, preferably essentially parallel with the glass tubes, and are affixed to the tube bases in such a way that they prevent a deformation of the tube bases or parts thereof, at least in certain sections, in particular a flexing or outward cambering in the longitudinal direction of the glass tubes,
    and at least one tube base (111, 121), preferably both tube bases, has a tube base cover (112, 122) on its side facing away from the glass tubes (130), which is joined to the tube base in such a way that a cavity is formed between the tube base and the tube base cover which establishes a fluid connection with the glass tubes (130), and the cavity is divided into a first and a second cavity section by means of a dividing element (115) between the tube base (111) and the tube base cover (112), and the first cavity section establishes a fluid connection to a first group (130a) of the glass tubes and the second cavity section establishes a fluid connection to a second group (130b) of the glass tubes.
  2. Heat exchanger (100) as claimed in the preceding claim,
    characterised in that the bar-shaped reinforcing element (140) is disposed centrally between the two tube bases (111, 121).
  3. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that several bar-shaped reinforcing elements (140) are disposed in a uniform distribution between the two tube bases (111, 121).
  4. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that the tube base cover (112) has a first connector fitting for connecting the first cavity section to a fluid intake (181) and a second connector fitting for connecting the second cavity section to a fluid discharge (182).
  5. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that the first cavity section is disposed above the second cavity section in the fitted position.
  6. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that the first group (130a) comprises fewer glass tubes than the second group (130b).
  7. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that at least one of the two tube bases (111, 121, 511), preferably both tube bases, has respectively have a groove (111d, 511d, 511e) disposed in an outer peripheral region of its side facing the glass tubes for receiving a heat exchanger housing (150, 550).
  8. Heat exchanger (100) as claimed in the preceding claim,
    characterised in that the heat exchanger housing (150) is provided in the form of a housing metal plate bent in a U-shaped arrangement.
  9. Heat exchanger (100) as claimed in one of the two preceding claims,
    characterised in that the heat exchanger housing (150) is secured between the tube bases by one, two or more tensioning elements (190), preferably tensioning straps or tensioning rods, connecting the tube bases (111, 121),
  10. Heat exchanger (100) as claimed in one of the three preceding claims,
    characterised in that the heat exchanger housing (150) has a closable inspection orifice (160) which enables the heat exchanger to be serviced in the fitted state.
  11. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    comprising a discharge gas collector (170) with a discharge gas outlet orifice (170a),
    characterised in that the discharge gas collector is disposed in such a way that the discharge gas outlet orifice has a connector fitting cross-section which enables a discharge gas pipe (171) to be connected essentially parallel with the glass tubes (130).
  12. Heat exchanger (100) as claimed in the preceding claim,
    characterised in that the discharge gas collector (170) is designed so that it can be fitted as an alternative in a position offset by 180 degrees from that claimed in the preceding claim.
  13. Heat exchanger (100) as claimed in one of the two preceding claims,
    characterised in that the discharge gas collector (170) is disposed underneath the heat exchanger (100) in the fitted position.
  14. Heat exchanger (100) as claimed in one of the preceding claims,
    characterised in that at least one of the two tube bases (200), preferably both of the tube bases, is provided in the form of a metal plate (210), and the metal plate is coated with plastic (220) in certain regions or entirely.
  15. Heat exchanger series, comprising two or more heat exchangers (300, 400) as claimed in one of the preceding claims, with different power ratings, which heat exchangers have tube bases and glass tubes, characterised in that
    - all the heat exchangers in the series have matching tube bases (311, 411) and
    - the heat exchangers of different power ratings differ due to the length of the glass tubes (330, 430).
  16. Heat exchanger series as claimed in the preceding claim,
    characterised in that at least one heat exchanger of a higher power rating (500) is provided in the form of an arrangement of two preferably identical heat exchangers of a lower power rating.
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