AT368271B

AT368271B - Waermetauscher

Info

Publication number: AT368271B
Authority: AT
Original assignee: Austria Email Ag
Priority date: 1979-09-06
Publication date: 1982-09-27
Also published as: ATA588179A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bestehend aus einem Behälter mit einem darin angeordneten Wärmetauscherrohr für das wärmezuführende Medium. Solche Wärmetauscher werden beispielsweise in Verbindung mit Zentralheizungsanlagen zum Erwärmen von Brauchwasser verwendet.

Bei den bisher üblichen Wärmetauschern dieser Art war ein verhältnismässig langes Wärmetauscherrohr erforderlich, um die im Behälter befindliche Flüssigkeit in entsprechend kurzer Zeit auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Da innerhalb des Behälters eine nur geringe und im allgemeinen sehr langsame Umwälzbewegung entstand, erfolgt die Erwärmung langsam, wobei die bodennahen Schichten des Behälterinhaltes nicht oder zu wenig erfasst werden.

Durch die DE-AS 2623829 ist ein Durchfluss- oder Speicher-Brauchwasser-Erwärmer bekanntgeworden, welcher mit einem aus mehreren Rohrwindungen bestehenden Wärmeübertrager sowie einem Leitrohr versehen ist, das aus einem Aussenrohr und einem konzentrisch angeordneten Innenrohr gebildet und der zwischen den Rohren befindliche Ringraum an seinem dem Wärmeübertrager zugewandten Ende geschlossen ist. Auch diese Konstruktion ist mit dem gleichen Nachteil wie die zuvor erwähnte behaftet.

Zur Behebung dieser Mängel wird vorgeschlagen, bei Wärmetauschern der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäss im Wärmetauscherrohr in an sich bekannter Weise ein anderes Rohr anzuordnen, dessen beide Enden in verschiedenen Höhen mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehen.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Wärmetauschers darstellt. Hiebei zeigt : Fig. 1 den Wärmetauscher im Vertikalschnitt und Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die dargestellte Ausführungsform des Wärmetauschers besteht vorzugsweise aus einem zylindrischen Behälter-l-mit vertikaler Achse und dem Wärmetauscherrohr, welches im vorliegenden Falle ein Schlangenrohr --2-- ist, das mit einem Vorlaufanschluss --3--, z. B. wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, in Form eines Flansches und mit einem ebenso ausgebildeten Nachlauf anschluss--4-- versehen ist.
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Das Schlangenrohr --2-- wird von dem die Wärmemenge zum Erhitzen der im Behälter --1-- enthaltenen Flüssigkeit zubringenden Medium-Dampf, Heisswasser usw. - im Sinne der Pfeile --5, 6-durchflossen. Die zu erhitzende Flüssigkeit wird durch das Zubringerrohr --7-- entsprechend dem Pfeil-8-zugeführt und kann durch das Entnahmerohr --9-- durch Öffnen des Ventils --10-- im Sinne des Pfeiles --11-- entnommen werden.

Innerhalb des Wärmetauscherrohres --2-- ist ein Rohr --12-- vorgesehen, welches zwischen seiner Aussenwand und der Innenwand des Rohres --2-- einen Durchflussraum --13-- mit ringförmigem Querschnitt für das wärmezubringende Medium freilässt. Die beiden Enden des Rohres --12-- sind innerhalb des Behälters-l-aus dem Wärmetauscherrohr --2-- herausgeführt, so dass das Rohr - mit dem Behälterinnenraum beiderseits in Verbindung steht. Das untere Ende --14-- des Rohres --12-- reicht sehr nahe an den Boden des Behälters-l-heran ; es kann diesen unter Freilassen eines keilartigen Eintrittsspaltes auch berühren. Das obere Ende --15-- des innenliegenden Rohres --12-- ist vertikal nach oben gerichtet.

Am Behälter-l-kann ein (nicht gezeigter) Wärmefühler angebracht sein, welcher bei niedrig gewordener Temperatur ein Ventil in der Zuleitung für das wärmezuführende Medium öffnet und dieses Ventil beim Erreichen eines oberen Temperaturgrenzwertes wieder schliesst.

Das Wärmetauscherrohr --2-- hat bei der gezeigten Ausführungsform einen einer Schraubenlinie mit konstanter Steigung folgenden Verlauf. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit auch andere Formen, z. B. ein gerades Rohr zu wählen.

Wesentlich für die nachfolgend beschriebene Wirkungsweise des Wärmetauschers ist eine genau konzentrische Führung der beiden Rohre --2, 12--, was dadurch erreicht wird, dass eine Einlage --20-- beispielsweise in Form eines Drahtes, dessen Durchmesser dem Abstand zwischen diesen beiden Rohren --2, 12-- entspricht, spiralförmig im Durchflussraum --13-- geführt wird. Hiebei
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Der erfindungsgemässe Wärmetauscher arbeitet in der folgenden Weise :
Ist die Temperatur der im Behälter-l-vorhandenen Flüssigkeit entsprechend niedrig, so strömt wärmezuführendes Medium im Sinne der Pfeile --5 und 6-- durch den ringspaltartigen Durch- flussraum --13-- zwischen dem Wärmetauscherrohr --2-- und dem innenliegenden Rohr --12--. Ein Anteil des Wärmeinhaltes dieses Mediums wird durch das Wärmetauscherrohr --2-- hindurch an den Behälterinhalt unmittelbar abgegeben und wird diesen erwärmen. Ein anderer Teil des Wärmeinhaltes des Mediums wird an die im inneren Rohr --12-- enthaltene Flüssigkeitsmenge übertragen.

Da diese Flüssigkeitsmenge gegenüber dem Behälterinhalt sehr gering ist, wird diese Flüssigkeitsmenge sehr rasch eine Temperatur annehmen, die wesentlich höher liegt als jene des übrigen Behälterinhaltes. Infolge der so gegebenen Thermosyphonwirkung wird die im inneren Rohr --12-- enthaltene Flüssigkeitsmenge verhältnismässig rasch nach oben steigen und den Behälterinhalt in eine Umlaufbewegung (Pfeile 19) versetzen und immer neue, kühlere Flüssigkeit von unten her zum Schlangenrohr bringen.

Gleichzeitig wird kalte Flüssigkeit vom Boden des Behälters-l-her in das untere Ende --14-- des inneren Rohres --12-- eingesaugt (Pfeil 17) und rasch sowie kräftig erwärmt, womit sich der soeben erläuterte Ablauf bis zum Erreichen der oberen Temperaturgrenze und dem damit verbundenen Abschalten der Zufuhr wärmeabgebenden Mediums fortsetzen kann. Dadurch, dass das untere Ende --14-- des innenliegenden Rohres --12-- sehr nahe oder am Boden des Behälters-l- mündet, wird erreicht, dass die am Behälterboden lagernde, kalte und sonst an der Umlaufbewegung im Behälter kaum teilnehmende Flüssigkeit zwangsläufig erwärmt wird.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Wärmetauschers wird eine raschere Erwärmung der im Behälter-l-vorhandenen Flüssigkeitsmenge erzielt und des weiteren kann das Wärmetauscherrohr --2-- wegen der intensiveren Wärmeübertragung vom wärmezubringenden Medium an die Flüssigkeit im Behälter kürzer als bisher ausgebildet werden.

Obwohl als Wärmetauscherrohr ein Schlangenrohr beschrieben wurde, liegt es im Rahmen der Erfindung, jede beliebige andere Form eines doppelmanteligen langgestreckten Körpers, insbesondere Rohres zu verwenden, bei welchen zwei entgegengesetzte Strömungen erzeugt werden können, von denen die eine aus einer tiefer gelegenen Stelle des Behälters, namentlich des Boilers zu einer höher gelegenen Stelle führt.

Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung weitere konstruktive Ausgestaltungen getroffen werden. So besteht die. Möglichkeit, wie aus den Zeichnungen ersichtlich, den Vorlaufanschluss in der Strömungsrichtung verjüngt und den Nachlaufanschluss in der Strömungsrichtung erweitert auszubilden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher, bestehend aus einem Behälter mit darin angeordnetem Wärmetauscherrohr für das wärmeabgebende Medium, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Wärmetauscherrohr (2) in an sich bekannter Weise ein anderes Rohr (12) angeordnet ist, dessen beide Enden (14, 15) in verschiedenen Höhen mit dem Innenraum des Behälters (1) in Verbindung stehen.
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