AT412740B

AT412740B - Vorrichtung zum erwärmen einer flüssigkeit, z.b. brauchwasser

Info

Publication number: AT412740B
Application number: AT0047103A
Authority: AT
Original assignee: Seebacher Theodor
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2005-06-27
Also published as: ATA4712003A

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser, mit einem Speicher für die Flüssigkeit und einem im Bodenbereich dieses Speichers angeordneten Wärmetauscher, der eine Heizschlange mit mehreren Windungen aufweist, und mit einem einen bodenseitigen Wärmetauscherbereich vom übrigen Speicher abgrenzenden, sich nach oben verjüngenden, trichterförmigen Einsatz, der in ein Steigrohr für die erwärmte Flüssigkeit mündet, wobei die Heizschlange entlang der Innenwandung des trichterförmigen Einsatzes verlegt ist. 



   Um Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher vorteilhaft erwärmen zu können, ist es bekannt (GB 2 037 958 A), den Wärmetauscher im Bodenbereich des Wärmespeichers anzuordnen und den Wärmetauscherbereich durch einen trichterförmigen Einsatz abzudecken, der sich nach oben verjüngt und in ein Steigrohr übergeht, so dass das im Bodenbereich dem Brauchwasserspeicher zugeführte Kaltwasser durch den Wärmetauscher bei einer vergleichsweise hohen Temperaturdifferenz zwischen den wärmetauschenden Medien erwärmt wird, und gegen den trichterförmigen Einsatz aufsteigt. Das durch den trichterförmigen Einsatz gesammelte Warmwasser wird über das Steigrohr dem Deckenbereich des Wärmespeichers zugeführt, aus dem es bei Bedarf abgezogen wird.

   Dem Brauchwasserspeicher kann somit warmes Wasser entnommen werden, bevor noch das Brauchwasser im Warmwasserspeicher vollständig erwärmt wird, der Brauchwasserspeicher also aufgeladen ist. Der den Wärmetauscherbereich vom übrigen Brauchwasserspeicher abgrenzende, trichterförmige Einsatz unterstützt zwar die rasche Bereitstellung von erwärmtem Brauchwasser im Deckenbereich des Brauchwasserspeichers, hat aber keinen Einfluss auf den Wärmeübergang vom Wärmetauscher auf das zu erwärmende Brauchwasser. Aufgrund der entstehenden Konvektionsströmung wird der Wärmetauscher axial vom Kaltwasser durchströmt, was vergleichsweise kleine Strömungswege für den Wärmeübergang mit sich bringt.

   Dies bedeutet, dass die Temperatur, auf die das kalte Brauchwasser innerhalb des Wärmetauscherbereiches bei noch nicht aufgeladenem Brauchwasserspeicher erwärmt werden kann, beschränkt bleibt. 



   Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es darüber hinaus bei einem Warmwasserspeicher bekannt (EP 0 578 126 A2), die Rohrschlange des Wärmetauschers im Bodenbereich zwischen zwei sich nach oben verjüngenden Kegelmänteln schraubenförmig anzuordnen, um das zu erwärmende Brauchwasser in einem sich zwischen den einzelnen Windungen der Rohrschlange für das Heizmedium ergebenden, schraubenförmigen Strömungskanal entlang der Rohrschlange im Gegenstrom zu erwärmen. Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist allerdings der durch die Verlegung der Rohrschlange für das Heizmedium zwischen zwei Kegelmänteln bedingte Konstruktionsaufwand, wozu noch kommt, dass durch Leitstrukturen eine bestimmte Strömung für das zu erwärmende Brauchwasser zwischen den beiden Kegelmänteln erzwungen werden soll. 



   Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine rasche Erwärmung der Flüssigkeit auf eine vorgegebene, insbesondere maximale Temperatur mit einfachen konstruktiven Mitteln gewährleistet werden kann. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die in an sich bekannter Weise als Rohrschlange für ein Heizmedium oder als elektrischer Heizkörper ausgeführte Heizschlange in einem schraubenförmig verlaufenden, nach unten offenen Strömungskanal verlegt ist, der sich zwischen den Windungen eines von der Innenwandung des trichterförmigen Einsatzes nach unten abstehenden, schraubenförmig verlaufenden Steg ergibt. 



   Zufolge der Verlegung der Heizschlange des Wärmetauschers entlang der Innenwandung des trichterförmigen Einsatzes in einem schraubenförmig verlaufenden, nach unten offenen Strömungskanal stellt sich eine Konvektionsströmung entlang dieses schraubenförmigen Strömungskanales ein, so dass der Strömungsweg für den Wärmeübergang verlängert wird, und zwar auf die Länge der gesamten Rohrschlange. Dies bringt eine rasche Erwärmung des Mediums auf eine Höchsttemperatur mit sich, ohne eine Strömungsführung zwischen zwei Kegelmänteln vorsehen zu müssen, insbesondere wenn im Falle des Einsatzes einer Rohrschlange das wärmeabgebende Heizmedium im Gegenstrom zur Flüssigkeit die Windungen der Rohrschlange von oben nach unten durchfliesst.

   Bei Verwendung eines elektrischen Heizkörpers kann man einen oder mehrere elektrische Rohrheizkörper, die entsprechend geformt werden, vorsehen. Der Konstruktionsaufwand bleibt dabei vergleichsweise gering, weil der Strömungskanal durch einen Steg gebildet wird, der von der Innenwandung des trichterförmigen Einsatzes nach unten absteht und 

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 schraubenförmig verläuft, so dass benachbarte Windungen dieses Steges zwischen sich eine Windung des Strömungskanals begrenzen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Erwärmung von Brauchwasser, sondern auch zum Auf- bzw. Nachheizen eines Ausgleichsspeichers der bei Heizungsanlagen wieder einen Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung enthalten kann.

   Weitere Anwendungsgebiete der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich überall dort, wo grössere Mengen einer Flüssigkeit auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden müssen. 



   Um eine gute Führung für die Konvektionsströmung entlang des Strömungskanals zu erhalten, muss für einen entsprechenden Strömungsquerschnitt gesorgt werden. Wegen des trichterförmigen Verlaufs der Innenwandung des Einsatzes ist für den massgebenden Strömungsquerschnitt vor allem die Steghöhe auf der Innenseite der Heizschlangenwindungen massgebend. Aus diesem Grund soll der die Seitenwände des schraubenförmigen Strömungskanals bildende Steg auf der Innenseite der Windungen der Heizschlange über diese Heizschlangenwindungen nach unten vorstehen. 



   Um für eine rasche Erwärmung einer kalten Flüssigkeit Wärmeverluste über den trichterförmigen Einsatz als Wärmetauscherfläche gegenüber der an der Aussenwandung des Einsatzes anliegenden Flüssigkeit zu vermeiden, kann der trichterförmige Einsatz eine Wärmeisolierung bilden. 



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird als Ausführungsbeispiel ein Brauchwasserspeicher mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Erwärmen des Brauchwassers ausschnittsweise in einem Axialschnitt schematisch gezeigt. 



   Der Brauchwasserspeicher 1, der im Bereich seines Bodens 2 einen Kaltwassereinlass 3 und im nicht dargestellten Deckenbereich einen Warmwasserauslass aufweist, ist im Bodenbereich mit einem Wärmetauscher 4 versehen, der aus einer Rohrschlange 5 für ein Heizmedium, beispielsweise Warmwasser, besteht und mehrere Windungen 6 bildet. Im Brauchwasserspeicher 1 ist ausserdem ein sich nach oben verjüngender, trichterförmiger Einsatz 7 angeordnet, der in ein Steigrohr 8 zur Führung des erwärmten Brauchwassers gegen den Deckenbereich mündet.

   Zum Unterschied von herkömmlichen Einsätzen dieser Art sind die Windungen 6 der Rohrschlange 5 entlang der Innenwandung 9 des Einsatzes 7 verlegt, und zwar innerhalb eines nach unten offenen Strömungskanals 10, der sich zwischen den benachbarten Windungen 11 eines schraubenförmig verlaufenden Steges 12 ergibt, der von der Innenwandung 9 des Einsatzes 7 nach unten absteht. 



  Die Steghöhe ist dabei so gewählt, dass der Steg 12 auf der Innenseite der Rohrschlangenwindungen 6 über die Rohrschlange 5 nach unten vorsteht. Durch diese einfache konstruktive Massnahme ergibt sich entlang der Rohrschlange ein schraubenförmig ansteigender Strömungskanal, in dem sich eine Konvektionsströmung für das im Wärmeaustausch erwärmte Brauchwasser einstellt. Da das zu erwärmende Brauchwasser aufgrund dieser Konvektionsströmung in Umfangsrichtung entlang der Windungen 6 der Rohrschlange 5 und nicht axial zu diesen Windungen 6 strömt, steht für den Wärmeaustausch ein vergleichsweise langer Strömungsweg zur Verfügung, was bei der im Bodenbereich gegebenen, vergleichsweise grossen Temperaturdifferenz zwischen den wärmetauschenden Medien zu einer raschen Brauchwassererwärmung auf eine Höchsttemperatur führt.

   Das oben aus dem Strömungskanal 10 austretende, erwärmte Brauchwasser strömt durch das Steigrohr 8 in den Deckenbereich des Brauchwasserspeichers 1 und kann von dort über den Warmwasserauslass abgezogen werden. 



   Die Rohrschlange 5 kann auch durch einen elektrischen Rohrheizkörper ersetzt werden. Ähnliche Vorrichtungen können auch zum Erwärmen sonstiger Flüssigkeiten auf eine vorgegebene Temperatur eingesetzt werden, wobei sich die jeweilige Heizleistung und die Speichergrösse nach dem jeweiligen Verwendungszweck richten. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser, mit einem Speicher für die Flüssigkeit und einem im Bodenbereich dieses Speichers angeordneten Wärmetau- scher, der eine Heizschlange mit mehreren Windungen aufweist, und mit einem einen bo- denseitigen Wärmetauscherbereich vom übrigen Speicher abgrenzenden, sich nach oben verjüngenden, trichterförmigen Einsatz, der in ein Steigrohr für die erwärmte Flüssigkeit <Desc/Clms Page number 3> mündet, wobei die Heizschlange entlang der Innenwandung des trichterförmigen Einsatzes verlegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in an sich bekannter Weise als Rohrschlan- ge (5) für ein Heizmedium oder als elektrischer Heizkörper ausgeführte Heizschlange in einem schraubenförmig verlaufenden, nach unten offenen Strömungskanal (10) verlegt ist, der sich zwischen den Windungen (11)

eines von der Innenwandung (9) des trichterförmi- gen Einsatzes (7) nach unten abstehenden, schraubenförmig verlaufenden Steg (12) er- gibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Seitenwände des schraubenförmigen Strömungskanals (10) bildende Steg (12) auf der Innenseite der Win- dungen (6) der Heizschlange (5) über diese Heizschlangenwindungen (6) nach unten vor- steht.