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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bei welchem zwischen einem Durchfliessraum für das Wärme abgebende Medium und einem Raum für das Wärme aufnehmende Medium eine Verbundwand vorgesehen ist, bei welcher ein zwischen zwei Rohren vorhandener Raum durch ein wärmeleitendes Material ausgefüllt ist. Der Wärmetauscher ist infolge seiner besonderen Ausbildung insbesondere für aggressive Flüssigkeiten bestimmt, die als Wärme abgebendes und bzw. oder Wärme aufnehmendes Medium dienen. In einer besonderen Ausführungsform kann der Wärmetauscher als eine Einrichtung zur Verwertung der Abwärme warmer oder heisser Medien dienen, wobei eine das Medium führende Leitung durch einen Flüssigkeitsbehälter hindurchgeht und dort Wärme des Mediums abgibt.
Das Medium kann gas-, dampf- oder flüssigkeitsförmig sein. Obwohl sich die Erfindung auf alle Industriezweige und Einrichtungen erstreckt, bei welchen warme Stoffe anfallen, z. B. Färberei, wird als Ausführungsbeispiel eine Kühlanlage herangezogen, bei welcher das Kühlmittel nach Verlassen der Kühlanlage und Komprimieren, Wärme abgeben muss, um dem Kühlprozess wieder zugeführt werden zu können.
Bei den üblichen Kompressions-Kühlschränken wird das Kühlmittel im Kühlraum in einem Verdampfer verdampft, wodurch es Wärme aus dem Kühlraum aufnimmt und nach dem Verlassen des Kühlraumes durch einen Kondensator geführt, wo es Wärme an die Aussenluft abgibt. Diese Wärme gilt als Verlust. Bei Grossanlagen. z. B. in Fleischhauereien oder Bäckereien, wo beachtliche Wärmemengen freiwerden, wurde versucht, diese dadurch zu verwerten, dass die Kühlmittelleitung vor dem Eintritt in den Kondensator durch eine Flüssigkeit, vor allem Wasser, enthaltenden Behälter geführt wird, in dem die Wärme oder zumindest ein beachtlicher Teil derselben an die Flüssigkeit abgegeben wird. Die häufigste Verwertung dieser Wärme erfolgt in der Erhitzung von Brauchwasser.
Hiebei besteht jedoch die Gefahr des Leckwerdens des das Kühlmittel führenden Rohres, wodurch das Kühlmittel in das Wasser gelangen und dieses zur Verwendung für Mensch und Tier unbrauchbar machen kann. Es besteht natürlich die Möglichkeit, zwischen Kühlmittel und Brauchwasser einen Zwischenvorwärmer zu wählen, welcher ausserhalb des Brauchwasserbehälters angeordnet ist. Abgesehen von den hohen Wärmeverlusten einer solchen Anlage ist auch der Aufbau derselben kompliziert und platzaufwendig.
Durch die DE-AS 1231270 ist ein Rohr für Wärmetauscher für zwei aus Sicherheitsgründen zuverlässig voneinander getrennt zu haltenden Medien bekanntgeworden, welches aus drei konzentrischen Schichten besteht, von denen die mittlere Schicht aus ferritischem Stahl und die beiden äusseren Schichten aus austenitischem Stahl bestehen und alle drei Schichten durch Strangpresse oder Heissziehen miteinander vereinigt sind. Dieses Rohr ist für den angestrebten Zweck nicht zufriedenstellend und herstellungsmässig aufwendig.
Um den Mängeln der bekannten Konstruktionen zu begegnen, wird beim Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass erfindungsgemäss die Schmelztemperatur des wärmeleitenden Füllmaterials unterhalb jener der Rohre gelegen ist. Zweckmässig wird als solches Material Zinn oder Zink oder eine Legierung ähnlicher Eigenschaften verwendet. Selbstverständlich können auch andere Materialien, z. B. Aluminium, verwendet werden.
Bei einem Wärmetauscher in Form einer Einrichtung zur Verwertung der Abwärme warmer oder heisser Medien, bei welchem ein das Medium führendes, durch einen Flüssigkeitsbehälter hindurchgehendes und dort Wärme abgebendes Rohr zumindest innerhalb der zu erwärmenden Flüssigkeit als Verbundrohr ausgebildet ist, wird für den Fall, als das das Medium führende Rohr als Wärmetauscher durch einen zumindest innen emaillierten Brauchwasserbehälter geführt ist, ein schmelz-
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Bei zumindest innen emailliertem Brauchwasserbehälter kann das Ausfüllen des Raumes zwischen zwei eine Trennwand bildenden Rohren des Wärmetauschers eines zumindest innen emaillierten Brauchwasserbehälters nach einem Verfahren ausgeführt werden, gemäss welchem der Zwischenraum an mindestens einem Ende an ein Gefäss angeschlossen ist, in welches das zu schmelzende Material eingebracht wird,
worauf das Email des Behälters gebrannt wird, so dass das Material während des Brennens schmilzt und den Zwischenraum ausfüllt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt sind. Es zeigen Fig. l das Arbeitsprinzip eines Kpmpressionskühlschrankes, Fig. 2 den Brauchwasserbehälter in Aussen-
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ansicht, Fig. 3 den Brauchwasserbehälter im Schnitt, Fig. 4 eine Draufsicht des Brauchwasserbehälters, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 und Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5, jedoch einer geänderten Konstruktion.
Gemäss Fig. 1 wird ein Kältemittel in einer Leitung-l-im Kreislauf durch einen Kompressor - -2--, einen Brauchwasserbehälter --3--, einen Kondensator --4--, ein Reduzierventil --5-- und und einen Verdampfer geführt. Der von einem Elektromotor angetriebene Kompressor-l-saugt das im Kühlraum bzw. dessen Verdampfer wirksame dampfförmige Kältemittel an und verdichtet es, wobei der Druck und auch die Temperatur desselben stark ansteigen. Im Brauchwasserbehälter - wird die Leitung als Wendel geführt und bildet einen Wärmetauscher --1--, der Wärme des Kühlmittels an das Brauchwasser abgibt, so dass der komprimierte Dampf zumindest teilweise verflüssigt wird. Allenfalls vorhandene Reste des Dampfes werden im Kondensator verflüssigt.
Im Reduzierventil erfährt die Kältemittelflüssigkeit eine starke Druckverminderung und verdampft im Verdampfer --6--, wodurch dem nicht dargestellten Kühlraum die zum Verdampfen notwendige Verdampfungswärme entzogen wird.
Der als Wärmetauscher --1'-- im Brauchwasserbehälter --3-- liegende Teil des Rohres-l- ist in einem geringen Abstand von beispielsweise 1 mm von einem zweiten Rohr --7-- umgeben, welches ebenso wie zumindest der im Brauchwasserbehälter --3-- befindliche Teil des Rohres-l- aus wärmeleitfähigem und gegen die Umgebung widerstandsfähigem Material besteht.
Das Rohr
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ragtRohr-l-durch eine Schweissnaht --8-- verbunden. Im Raum zwischen den beiden Rohren --1, 7-- verläuft spiralförmig ein Draht --9--, dessen Durchmesser der Höhe des Zwischenraumes--10-- entspricht und welcher die Aufgabe hat, beim Biegen des Doppelrohres --1, 7-- in die Wendelform des Wärmetauschers --1'-- eine gleichmässige Höhe des Zwischenraumes --10-- in allen Teilen des Wärmetauschers zu erhalten.
Um eine klaglose Wärmeübertragung vom inneren Rohr-l-auf das äussere Rohr --7-- zu erzielen, muss der Zwischenraum mit einem wärmeleitfähigen Material ausgefüllt sein. Bei einem Brauchwasserbehälter, welcher zumindest innenseitig emailliert wird, d. h. im Gebrauchszustand an der Innenwand ebenso wie an der Aussenwand des Wärmetauschers --1'-- einen Emailüberzug - aufweist, wird das tiefer gelegene Ende --12-- des Zwischenraumes --10-- über ein Rohr --13-- an den Boden --14-- eines an der Aussenseite des Brauchwasserbehälters angeordneten Behälters --15-- angeschlossen, welcher an seiner Oberseite über ein Rohr --16-- mit dem oberen Ende --17-- des Zwischenraumes --10-- kommuniziert. Zumindest das äussere Rohr --7-- besteht aus Eisen, da dieses emaillierfreundlich ist.
Bei der Auswahl des Materials für das innere Rohr-l-muss Rücksicht auf das von diesem Rohr zu führende Medium genommen werden.
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ein Teilstück des Rohres-l-enthält, und Behälters --15-- mit den Leitungen --13, 16-- in einen Brennofen eingeführt, in dem das Email bei 830,840 oder 850 C gebrannt wird. Da Zink oder Zinn, welches vorwiegend zum Ausfüllen des Zwischenraumes --10-- verwendet wird, bei etwa 450 C schmilzt, wird der Raum --10-- mit dem geschmolzenen Material ausgefüllt, welches der von der Wendel gekennzeichneten Strecke des Zwischenraumes folgt.
Nachdem der Behälter --3-- aus dem Brennofen ausgefahren wurde, und das Material im Zwischenraum --10-- erhärtet ist, werden die Rohre --13, 16-- aus den Anschlussstellen zum Rohr --7-. - abgeschnitten oder bei Vorhandensein
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ter --3-- enthalten ist, eine dreischichtige bzw. mit dem Emailüberzug --11-- vierschichtige Wand vorhanden, bei welcher es praktisch unmöglich ist, dass eine Leckstelle auftritt, durch welche Kühlmittel in das Brauchwasser eindringen kann.
Das Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers nach Fig. 6 unterscheidet sich von jenem nach Fig. 5 durch Anordnung eines zusätzlichen Verbindungsrohres --21-- innerhalb des Wärmetauschers --1'--. Das Verbundrohr --21-- besteht ebenso wie der Wärmetauscher --1'-- aus zwei in Abstand
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nahe seinem Boden, wo sich die kälteren Schichten des Behälterinhaltes sammeln und das obere Ende in den hochgelegenen warmen Schichten. Aus den bereits erwähnten biegetechnischen Gründen ist im Zwischenraum --10A-- ebenso wie im Zwischenraum --10-- eine Drahtwendel --9A-- vorgesehen.
Zu dem gleichen Zweck ist eine gleiche Drahtwendel --22-- auch im Zwischenraum --20-- angeordnet.
Bei dieser Konstruktion fliesst durch Thermosyphonwirkung das kühle Wasser aus den Bodenschichten durch das Rohr-1A-in der Richtung des Pfeiles B ein und wird durch das in das Rohr--1-in der Richtung des Pfeiles A fliessende Kühlmittel erwärmt. Gleichzeitig gibt das Kühlmittel seine
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--3-- ab.führungsbeispiel nach Fig. 5, indem im Brennofen das geschmolzene Material infolge seiner Schwerkraft durch das Rohr --13-- in den Zwischenraum --10-- und durch ein Abzugsrohr --13A-- in den Zwischenraum --10A-- einfliesst. In diesem Falle muss das Volumen des in den Behälter--15-- einzusetzenden Barrens zumindest gleich dem Volumen der beiden Zwischenräume --10, 10A-- sein.
Da das Rohr-l-in das Brauchwasser frei mündet, muss der Zwischenraum --10A- an diesem Ende mit dem Zwischenraum --10-- kommunizieren.
Selbstverständlich erstreckt sich die Erfindung auf jede andere Wärmeabgabe an deren Medien, gleichgültig, ob sie giftig oder aggressiv sind. Es ist jedoch anzustreben, dass die Wärmeleitfähigkeit der eingegossenen Mittelschicht zumindest gleich wie die des Aussenrohres ist.
Die erfindungsgemässe Konstruktion des Verbundrohres verhindert die Vermischung des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden Mediums durch Leckwerden der Trennwand, da bei einem Verbundrohr Schäden nicht an fluchtenden Stellen aller drei Schichten entstehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher, bei welchem zwischen einem Durchfliessraum für das Wärme abgebende Medium und einem Raum für das Wärme aufnehmende Medium eine Verbundwand vorgesehen ist, bei welcher ein zwischen zwei Rohren vorhandener Raum durch ein wärmeleitendes Material ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des wärmeleitenden Füllmaterials unterhalb jener der Rohre (1, 7) gelegen ist.