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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser, mit einem insbesonde- re vertikalen Innenrohr, über dessen Innenfläche das Abwasser fliesst, und über dessen Aussenflä- che ein wärmeaufnehmendes Medium geführt wird, und mit einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Aussenrohr, sowie eine Abflussgarnitur.
Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE 30 45 740 A bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung zum Rückgewinnen von Wärme aus dem Abwasser umfasst ein Rohrstück, insbesondere ein als Geruchsverschluss dienendes gebogenes Rohrstück, dass ein vom Abwasser durchflossenes Innenrohr und ein von einem Wärmetauschmedium durchflossenes Aussenrohr umfasst, wobei in einer Ausführung zur Vergrösserung der wirksamen Oberfläche der Querschnitt des Innenrohres anstelle einer kreisrunden eine gewellte Umfangslinie aufweist. Aus demselben Grund kann die Aussenseite des Innenrohres in einer anderen Ausführung mit Längsrippen verse- hen sein.
Die DE 33 20 956 A und die EP 0 108 525 A zeigen Wärmetauscher mit einem Aussenrohr und einem gewellten Innenrohr, das nach der EP 0 108 525 A auch mit Abstand zum Aussenrohr ange- ordnet ist. Diese Wärmetauscher dienen einem kontinuierlichen Wärmetausch aus gleichmässig strömenden Abgasen bzw. besonderen Flüssigkeiten, wie Blut od. dgl. zumindest über einen längeren Zeitabschnitt.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art für zu kühlendes Abwasser, beispielsweise aus Wäschereien od. dgl., in seinem Wirkungsgrad zu verbessern und erreicht dies dadurch, dass sich wie an sich bekannt, der Querschnitt des Innenrohres in Längsrichtung alternierend ändert, insbesondere in Längsrichtung gewellt ist, und zwischen dem Aussenrohr und den nach aussen vorstehenden Bereichen des Innenrohres ein eine laminare Störung verhindernder Spalt ausgebildet ist. Die fortlaufende Querschnittsänderung erhöht den Strömungswiderstand, sodass durch die verlangsamte Strömung entlang der vergrö- #erten Oberfläche der Wärmeaustausch mit dem äusseren wärmeaufnehmenden Medium, das insbesondere Frischwasser ist, deutlich verbessert wird.
Insbesondere kann das Innenrohr mit einem trichterähnlichen Einlaufstück versehen sein, über das das abzukühlende, schmutzbelastete Abwasser so an die Innenseite des Innenrohres geleitet wird, dass es in einem Filmstrom nach unten fliesst, wobei die Wärme an das Innenrohr abgegeben wird. Durch das infolge Schwerkraft frei nach unten fliessende Wasser wird eine Verstopfung durch Schmutzfracht verhindert, bzw. ist die Verstopfungsgefahr äusserst gering und eine Reinigung ohne Demontage von Teilen möglich.
Durch den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren wird das wärmeaufnehmende Medium, insbesondere im Gegenstrom von unten nach oben geführt und an der Aussenseite des Innenroh- res erwärmt. Da für die Optimierung des Wärmeaustausches die Fliessgeschwindigkeiten an beiden Seiten des Innenrohres gleich gross sein sollten, wird durch die engen Spalten zwischen dem Aussenrohr und den nach aussen vorstehenden Bereichen des Innenrohres eine laminare Strömung des wärmeaufnehmenden Mediums vermieden, die sich bei geringen Fliessgeschwin- digkeiten einstellen kann. Um verstärkte Turbulenzen zu erhalten, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass am Aussenrohr nach innen vorstehende Lamellen angeordnet sind, die mit geringeren Abstand zur Aussenseite des Innenrohres enden.
Die Lamellen können ringför- mig oder schraubenlinienförmig in beliebigen Winkeln zur Strömung den Wellenbergen oder den Wellentälern zugeordnet sein. Für die leichtere Montage können die Lamellen an einem ins Aussen- rohr einsetzbaren Einschubkörper vorgesehen sein.
Eine gleichmässige Berieselung der Innenseite des Innenrohres wird insbesondere durch die vertikale Ausrichtung des Wärmetauschers erzielt. Das Innenrohr ist bevorzugt rund ausgebildet, kann aber auch eine andere Querschnittsfläche aufweisen (z. B. quadratisch). Das Innenrohr kann in Längsrichtung gewellt sein, also eine wellenförmige Erzeugende aufweisen. Andere Formen der Erzeugenden, wie gezackt oder dergleichen sind ebenfalls möglich.
Erfindungsgemässe Wärmetauscher sind bevorzugt in an sich bekannter Weise parallel zuein- ander angeordnet, wobei deren Anzahl auf die anfallenden Abwassermengen abgestimmt ist. In einer bevorzugten Ausführung ist dabei vorgesehen, dass die Wärmetauscher in einen Sammelbe- hälter hochstehende Einlaufstücke aufweisen, die zur Minimierung der Fliessgeschwindigkeit des Abwassers freie Überlaufe bilden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Figuren, der beigelegten Zeichnung näher erläu- tert, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher, und
Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt durch eine Abflussgarnitur mit mehreren Wärme- tauschern.
Ein Wärmetauscher 10 für zu kühlendes Abwasser umfasst ein Innenrohr 1, dessen Quer- schnittsfläche über die Länge des Rohres alternierend grösser und kleiner wird, wobei dies bei- spielsweise, wie in Figur 1 gezeigt, durch eine Wellung der Rohrwand in Längsrichtung erzielt werden kann. An der Eintrittsseite ist dem Innenrohr 1 ein Einlaufstück 5 zugeordnet, dass trichter- artig ausgebildet sein kann, und über das der Innenfläche des Innenrohres 1 das zu kühlende Abwasser zugeleitet wird. Die Wellung in Längsrichtung vergrössert nicht nur die innere Oberfläche des Innenrohres 1, sondern bremst die Strömung des an der Oberfläche entlang fliessenden Abwassers, was zur zusätzlichen Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen dem Abwasser und dem Innenrohr 1 beträgt.
Die Wellung kann gewindegangartig ausgebildet sein, sodass ein schraubenlinienförmiger Wellenberg 3 über die gesamte Länge des Innenrohres 1 verläuft. Es ist aber ebenfalls möglich, eine grössere Anzahl von zu Ringen geschlossenen Wellenbergen 3 und entsprechenden ringförmigen Wellentälern alternierend aufeinanderfolgend auszubilden.
Das Innenrohr 1 ist in einem Aussenrohr 2 angeordnet, das von einem wärmeaufnehmenden Medium, beispielsweise Frischwasser durchströmt wird, das die an die Aussenfläche des Innenroh- res 1 übertragene Wärme aufnimmt. Das Aussenrohr 2 umgibt das Innenrohr 1 mit so geringem Abstand zu den Wellenbergen 3, dass in dem das Innenrohr 1 im Gegenstrom von Einlauf 8 zum Auslauf 9 umspülenden wärmeaufnehmenden Medium eine laminare Strömung verhindert wird und jeweils im Anschluss an die Durchtrittsspalte 6 Turbulenzen erzeugt werden. In der Ausführung nach Fig. 1 ist das Aussenrohr 2 mit einer nach innen abstehenden, schraubenförmig verlaufenden Lamelle 4 versehen, die unmittelbar vor der Aussenseite des Innenrohres 1 an einem Wellenberg 3 endet, wobei der Durchtrittsspalt 6 zwischen der Lamelle 4 und dem Wellenberg 3 vorgesehen ist.
Wenn mehrere, geschlossene Ringe bildende Wellenberge 3 vorgesehen sind, so sind kreisringar- tige Lamellen 4 mit Abstand zueinander im Aussenrohr 2 vorgesehen. Die Lamellen 4 sind dabei aus Gründen einer vereinfachten Montage bevorzugt an einem Einschubkörper des Aussenrohres 2 angeordnet.
Mehrere Wärmetauscher 10 können parallel zueinander zu einer Abflussgarnitur zusammen- gestellt sein, wie aus Fig. 2 schematisch ersichtlich ist. Ein oberer Sammelbehälter 11für warmes Abwasser, beispielsweise von Waschmaschinen oder dergleichen umfasst einen nicht gezeigten Zulauf, der tiefer als die Eintrittsöffnungen der trichterartigen Einlaufstücke 5 liegt, die freie Über- läufe bilden. Die Aussenrohre 2 sind zwischen einem gemeinsamen unteren Zulaufkanal 8a und einem gemeinsamen oberen Ablaufkanal 9a für das wärmeaufnehmende Medium angeordnet.
Unterhalb der unteren Enden der Wärmetauscher 10 ist ein Auffangbehälter angeordnet, der mit den Abflusskanal verbindbar ist. Höhe und Anzahl der in der Abflussgarnitur zusammengefassten Wärmetauscher 10 richten sich nach den anfallenden Abwassermengen und den baulichen Gege- benheiten. Bei einem Innenrohrdurchmesser zwischen 39 mm und 44 mm ergibt sich bis zu einer Wassermenge von 0,4 l/s ein Wasserfilm an der unebenen Innenfläche. Eine Abflussgarnitur mit zwei mal zehn Wärmetauschern 10 gemäss Figur 2 kann daher bis etwa 8 l/s warmes Abwasser aufnehmen. Versuche haben ergeben, dass bei einer üblichen Wäschereiabwassertemperatur von 55 C zugeführtes Frischwasser von ca. 10 C mit etwa 45 C aus dem Ablaufkanal 9a austritt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher für zu kühlendes Abwasser, mit einem insbesondere vertikalen Innenrohr, über dessen Innenfläche das Abwasser abfliesst, und über dessen Aussenfläche ein wär- meaufnehmendes Medium geführt wird, und mit einem das Innenrohr mit Abstand umge- benden Aussenrohr dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, der Querschnitt des Innenrohres (1) sich in Längsrichtung alternierend ändert, insbesondere in Längsrich- tung gewellt ist, und zwischen dem Aussenrohr (2) und den nach aussen vorstehenden Be- reichen des Innenrohres (1 ) ein eine laminare Störung verhindernder Spalt ausgebildet ist.