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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Heizkörperkreislauf, bestehend aus wenigstens einem geraden, an den Stirnseiten verschlossenen Mantelrohr für eines der wärmeaustauschenden Medien und aus einem dieses Mantelrohr in Längsrichtung durchsetzenden, von einem anderen der wärmeaustauschenden Medien durchströmten Rohrbündel, dessen parallele Rohre einen Rohrmantel und einen vom Rohrmantel mit radialem Abstand umschlossenen zylindrischen Einsatz aufweisen.
Bei Wärmetauschern dieser Art werden in die Rohre des Rohrbündels koaxiale Dorne eingesetzt, um für den durch diese Rohre strömenden, zu erwärmenden Warmeträger eine höhere Strömungsgeschwindigkeit sicherzustellen, die einen vorteilhaften Wärmeubergang von dem das Mantelrohr durchströmenden Heizmedium auf den das Rohrbündel im Gegenstrom durchfliessenden Wärmeträger erlaubt. Dies ist bei Wärmetauschern der in Rede stehenden Art von besonderer Bedeutung, weil das das Mantelrohr achsparallel durchsetzende Rohrbündel den Strömungsweg für den aufzuheizenden Wärmeträger auf die Länge des Mantelrohres beschränkt.
Der durch die geraden, achsparallelen Rohre bedingte Vorteil dieser Wärmetauscher hinsichtlich eines einfachen Konstruktionsaufbaues, einer hohen Funktionssicherheit und vorteilhafter Wartungsbedingungen ist folglich mit dem Nachteil verbunden, dass die Strömungswege für das durch die Rohrbündel strömende wärmeaustauschende Medium von der Länge des Mantelrohres abhängig sind.
Um bei Wärmetauschern mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Rohrleitung einfache Konstruktionsverhältnisse zu schaffen, ist es bekannt (AT 387 092 B), die Windungen der schraubenlinienförmig verlaufenden Rohrleitung zwischen einem Innen- und einem Aussenmantel einzuschliessen, so dass sich zwischen dem Innen- und dem Aussenmantel und den Rohrwindungen ein schraubenförmiger Strömungskanal für eines von zwei wärmeaustauschenden Medien ergibt, von denen das andere durch die Rohrleitung strömt. Voraussetzung für eine solche Konstruktion ist jedoch eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrleitung, die bei einem gattungsgemässen Wärmetauscher nicht vorhanden ist.
Darüber hinaus ist es bei aus einem Innen- und einem Aussenmantel sowie einer Trennwand zwischen Innen- und Aussenmantel bestehenden Wärmetauscher bekannt (AT 382 454 B), die Trennwand wellenartig zu profilieren, um eine Vielzahl von parallelen, axialen Strömungskanälen mit einer grossen Wärmeübergangsfläche für die beidseits der Trennwand strömenden, wärmeaustauschenden Medien sicherzustellen. Diese Strömungskanäle hängen in ihrer Länge naturgemäss von der axialen Länge des Aussen- bzw. Innenmantels ab.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Heizkörperkreislauf, der eingangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mitteln so auszugestalten, dass bei einer vergleichbaren Mantelrohrlänge eine merklich höhere Wärmemenge zwischen den Medien ausgetauscht werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der zylindrische Einsatz mit einem Draht schraubenförmig umwunden ist, dessen mit axialem Abstand voneinander verlaufende Windungen einen schraubenförmigen Strömungskanal zwischen dem Einsatz und dem Rohrmantel begrenzen
Der durch die Drahtwindungen um den zylindrischen Einsatz bedingte schraubenförmige Strömungskanal zwischen dem Einsatz und dem Rohrmantel der Rohre des Rohrbündels bringt eine entsprechende Verlängerung des Strömungsweges für das das Rohrbündel durchströmende Medium und davon abhängig die Übertragung einer grösseren Wärmemenge mit sich.
Trotz dieses verlängerten Strömungsweges bleiben die Vorteile solcher Wärmetauscher bezüglich der einfachen Konstruktion und der Wartungsfreundlichkeit erhalten, weil beispielsweise zum Reinigen des Wärmetauschers die zylindrischen Einsätze mit den sie umwindenden Drähten ohne weiteres axial aus den sie umschliessenden Rohrmäntel herausgezogen werden können.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Drähte als die zylindrischen Einsätze mit Vorspannung umschliessende Schraubenfedern ausgebildet sind. In diesem Fall können die zylindrischen Einsätze bei geringfügig aufgeweiteten Windungen durch die Schraubenfedern durchgesteckt werden, die sich dann bei einer Entspannung der Windungen federnd an die zylindrischen Einsätze anlegen. Durch diese einfache Massnahme können die Drahtwindungen in ausreichender Art axial gegenüber dem jeweiligen zylindri- schen Einsatz festgelegt werden, ohne zusätzliche Befestigungen vorsehen zu müssen.
Werden in weiterer Ausbildung der Erfindung die zylindrischen Einsätze aus Rohren gebildet, so eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, zusätzlich Wärme von dem das Rohrbündel durch-
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strömende Medium auf ein zusätzliches Medium zu übertragen, das durch die rohrförmigen Einsätze des Rohrbündels geleitet wird. Die Strömungsgeschwindigkeit dieses zusätzlichen wärmeaustauschenden Mediums kann in an sich bekannter Weise dadurch vergrössert werden, dass in die die zylindrischen Einsätze bildenden Rohre koaxiale Dorne zur Ausbildung eines ringförmigen Strömungskanales eingesetzt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmetauscher in einem schematischen Axialschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 in einem grösseren Massstab und
Fig. 3 das Rohr eines Rohrbündels ausschnittsweise in einem Axialschnitt in einem grösseren
Massstab.
Der dargestellte Wärmetauscher ist gemäss dem Ausführungsbeispiel aus zwei parallelen, in Reihe geschalteten Strängen a und b zusammengesetzt, die je ein Mantelrohr 1 aufweisen, das durch Stirnwände 2 verschlossen ist und von Rohrbündeln 3 durchsetzt wird, deren Rohre 4 in Durchtrittsöffnungen der Stirnwände 2 eingeschweisst sind. Diese Rohre 4, von denen aus Obersichtlichkeitsgründen in der Fig. 1 jeweils nur zwei angedeutet sind, weisen einen koaxialen, zylin- drischen Einsatz 5 in Form eines Rohres 6 auf, wobei die Rohre 6 ebenfalls in Durchtrittsöffnungen von Stirnwänden 7 einerseits eines Anschlussstutzens 8a und anderseits eines Verbindungsstutzens 8b eingeschweisst sind.
Der Anschlussstutzen 8a ist an die Stirnwand 2 des Mantelrohres 1 im Bereich der jeweiligen Strangenden angesetzt und trägt einen weiteren Anschlussstutzen 9a, in den die jeweiligen Enden der rohrförmigen Einsätze 5 münden. Im Bereich des Verbindungsendes der beiden Stränge a und b des Wärmetauschers schliessen an die Verbindungsstutzen 8b entsprechende Verbindungsstutzen 9b für die Rohre 6 der Einsätze 5 an.
Durch diese Anordnung ergeben sich Strömungswege für drei wärmeaustauschende Medien, die jeweils die Mantelrohre 1, die Rohrbündel 3 und die Rohre 6 der Einsätze 5 der Rohrbündel 3 der beiden Stränge a und b durchströmen. Entsprechend der Fig. 1 kann demnach beispielsweise das Heizmedium eines Fernheizwerkes durch die Mantelrohre 1 geleitet werden. Zu diesem Zweck sind das Mantelrohr 1 des Stranges a mit einer Zuleitung 10 und das des Stranges b mit einer Ableitung 11 im Bereich der Strangenden versehen, während die Mantelrohre 1 im Bereich des Verbindungsendes eine Verbindungsleitung 12 aufweisen. Mit Hilfe dieses Heizmediums kann Brauchwasser erwärmt werden, dessen Kaltwasseranschluss 13 im Anschlussstutzen 8a des Stranges a mündet.
Das im Gleichstrom mit dem Heizmedium im Rohrbündel 3 dieses Mantelrohres 1 erwärmte Kaltwasser wird im gegenüberliegenden Verbindungsstutzen 8b gesammelt und über eine Verbindungsleitung 14 dem anderen Wärmetauscherstrang b zugeführt. Beim Durchströmen des Rohrbündels 3 dieses Stranges b wird das Brauchwasser weiter erwärmt, um dann als Warmwasser über den Anschlussstutzen 8a an die Warmwasserleitung 15 abgegeben zu werden.
Mit Hilfe des Heizmediums kann zusätzlich der Wärmeträger für einen Heizkörperkreislauf erwärmt werden. Zu diesem Zweck ist der Anschlussstutzen 9a des Stranges b des Wärmetauschers an den Heizkreisrücklauf 16 angeschlossen, so dass der Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes die Einsatzrohre 6 des Rohrbündels 3 des Wärmetauscherstranges b durchströmt, um über die Verbindungsstutzen 9b und eine Verbindungsleitung 17 dem Wärmetauscherstrang a zuzuströmen Der erwärmte Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes wird über einen Vorlauf 18 dem Heizkörperkreislauf wieder zugeführt.
Um vorteilhafte Wärmeübergangsbedingungen zu schaffen, sind die Rohre 6 der Einsätze 5 für die Rohrbündel 3 mit einem Draht 19 schraubenförmig umwunden, wie dies insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann. Die Windungen 20 dieses Drahtes 19 sind mit axialem Abstand voneinander angeordnet, so dass sich zwischen diesen Windungen 20 innerhalb des Ringraumes 21 zwischen den Rohren 6 und dem Rohrmantel 22 der Rohre 4 des Rohrbündels 3 ein schraubenförmiger Strömungskanal für das durch das Rohrbündel 3 strömende Medium ergibt. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser des Drahtes 19 an die lichte Weite des Ringraumes 21 anzupassen. Durch diese Massnahme wird der Strömungsweg für das die Rohrbündel 3 durchströmende Medium merklich verlängert, was unmittelbar mit einer Vergrösserung der übertragbaren Wärmemenge verbunden ist.
Durch die Anzahl der Drahtwindungen bzw. deren axialen Abstand kann in konstruktiv besonders einfacher Weise auf den jeweils geforderten Strömungsweg Einfluss genommen werden.
Um die Strömungsgeschwindigkeit für das durch die Rohre 6 der Einsätze 5 für das Rohrbün-
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del 3 geleitete Medium zu erhöhen, kann in diese Rohre 6 ein koaxialer Dorn 23 eingesetzt werden, zwischen dem und dem jeweiligen Rohr 6 ein ringförmiger Strömungsquerschnitt freibleibt, der für eine vorteilhafte Strömungsführung innerhalb der Rohre 6 sorgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher, insbesondere für einen Heizkörperkreislauf, bestehend aus wenigstens einem geraden, an den Stirnseiten verschlossenen Mantelrohr für eines der wärmeaustau- schenden Medien und aus einem dieses Mantelrohr in Längsrichtung durchsetzenden, von einem anderen der wärmeaustauschenden Medien durchströmten Rohrbündel, dessen parallele Rohre einen Rohrmantel und einen vom Rohrmantel mit radialem Abstand um- schlossenen zylindrischen Einsatz aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindri- sche Einsatz (5) mit einem Draht (19) schraubenförmig umwunden ist, dessen mit axialem
Abstand voneinander verlaufende Windungen (20) einen schraubenförmigen Strömungs- kanal zwischen dem Einsatz (5) und dem Rohrmantel (22) begrenzen.