AT412913B

AT412913B - Wendelförmiger wärmeaustauscher

Info

Publication number: AT412913B
Application number: AT1022003A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2005-08-25
Also published as: ATA1022003A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen wendeiförmigen Wärmeaustauscher.

Derartige Wärmeaustauscher werden zum Beispiel in Heizgeräten eingesetzt. Der wendelförmige Wärmeaustauscher verfügt über mehrere Wendelumläufe, zwischen denen jeweils ein Spalt besteht. Im Inneren des wendeiförmigen Wärmeaustauschers befindet sich ein Brenner, der ein Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisch verbrennt. Die Abgase des Brenners strömen durch die Spalte des wendeiförmigen Wärmeaustauschers, der von zu erhitzendem Wasser durchströmt wird, und werden dabei abgekühlt. Anschliessend werden die Abgase in einem Abgassammler gesammelt und in einer Abgasführung abgeleitet.

Da derartige wendeiförmige Wärmeaustauscher meist in zylindrischen Brennkammern eingesetzt werden, besteht das Problem, dass der Spalt zwischen dem jeweils äusseren Wendelumlauf und der Brennkammerwand nicht zu gross sein darf, damit keine nennenswerten Abgasströme heiss in den Abgassammler gelangen.

Gemäss dem Stand der Technik wird das Problem dadurch gelöst, dass die äusseren Wendelumläufe im Bereich des Eintritts beziehungsweise Austritts gestaucht werden. Hierdurch wird erreicht, dass der wendeiförmige Wärmeaustauscher annähernd die Form eines Zylinders aufweist. Wendeiförmige Wärmeaustauscher gemäss dem Stand der Technik verfügen über gegen- überliegende Ein- und Auslässe. Hierdurch befinden sich die gestauchten Bereiche des Einlasses und Auslasses auf einer Linie parallel zur Mittelachse der Wendel. Während im restlicnen Bereich des Wärmeaustauschers eine bestimmte Anzahl (n) Wendelumläufe nebeneinander liegen, befinden sich im Bereich Eintritt / Austritt n+1 Wendelumläufe nebeneinander.

Aus diesem Grund sind die Einschnürungen besonders gross beziehungsweise die Querschnitte besonders klein, was grosse Druckverluste an diesen Stellen zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckverluste bei einem wendelförmigen Wärmeaustauscher mit Eintritt und Austritt zu minimieren.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem wendeiförmigen Wärmeaustauscher der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird vermieden, dass sich auf einer Linie parallel der Mittelachse der Wendel Eintritt und Austritt gegenüberlägen und somit auf übermässige Einschnürungen verzichtet werden kann.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass zu kühlendes Medium zwischen Wendelumläufen strömen kann.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass dadurch, dass zwischen Eintritt und Austritt ein Wendelumlauf weniger vorhanden ist, auf übermässige Einschnürungen verzichtet werden kann.

Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass nahezu über den gesamten Umfang die gleiche Anzahl Wendelumläufe vorhanden sind.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, dass Eintritt und Austritt derart angeordnet sind, dass die Anschlüsse sich einerseits nicht gegenseitig behindern und andererseits nahe beieinander sind.

Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 6 ergibt sich der Vorteil, dass - alternativ zu den Ansprüchen 4 und 5 - die Anschlüsse in eine Richtung weisen, so dass ohne Umlenkung die Leitungen, die zum Eintritt und Austritt führen nebeneinander geführt werden können.

Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich der Vorteil, dass trotz Wendelform der Wärmeaustauscher nahezu die Form eines Zylinders hat. Hierbei ist es jedoch nicht notwendig, derart starke Verengungen wie beim Stand der Technik vorzusehen.

Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich der Vorteil, dass die lokale Verminderung der Breite eines Rohres in einer Richtung durch Vergrösserung der Breite desselben Rohres in senkrechter Richtung dazu kompensiert wird, so dass der Querschnitt annähernd gleich bleibt.

Hierdurch wird der Druckverlust gemindert.

Gemäss den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 werden vorteilhaften Ausgestaltungen der Stauchungen beschrieben.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen - Fig. 1 einen wendelförmigen Wärmeaustauscher gemäss dem Stand der Technik, - Fig. 2 und Fig. 3 denselben wendelförmigen Wärmeaustauscher gemäss dem Stand der
Technik aus jeweils einer anderen Perspektive,

- Fig. 4 einen erfindungsgemässen Wärmeaustauscher, - Fig. 5 denselben erfindungsgemässen Wärmeaustauscher aus einer anderen Perspektive sowie - Fig. 6 einen erfindungsgemässen Wärmeaustauscher in vorteilhafter Ausgestaltung.

- Fig. 7 einen alternativen, erfindungsgemässen Wärmeaustauscher.

Ein wendelförmiger Wärmeaustauscher 1 nach Fig. 1 bis 3 gemäss dem Stand der Technik verfügt über einen Eintritt 2 und einen Austritt 3. Dazwischen befinden sich mehrere Wendelumläufe um eine Mittelachse 6. Der Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel eintritt, und der Bereich 5, in dem der Austritt 3 aus der Wendel austritt, befinden sich auf einer Linie parallel der Mittelachse 6 der Wendel. In den Bereichen 4 und 5 sind die Rohre verengt, damit der Wärmeaustauscher annähernd zylindrische Form aufweist. Zwischen den einzelnen Wendelumläufen befinden sich Spalte 7.

Ein erfindungsgemässer, wendelförmiger Wärmeaustauscher 1 gemäss Fig. 4 und 5 unterscheidet sich dadurch, dass Eintritt 2 und Austritt 3 um 80 versetzt sind, wodurch der Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel eintritt, und der Bereich 5, in dem der Austritt 3 aus der Wendel austritt, nicht hintereinander liegen. Die Einschnürungen 8 sind hierdurch geringer als beim Stand der Technik.

Fig. 6 zeigt im Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel eintritt, eine Aufweitung, weiche dazu geeignet ist, die Verengung dahingehend auszugleichen, dass der Rohrquerschnitt nicht verengt wird.

In Fig. 7 ist eine alternative Bauform eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschers zu sehen, bei dem der Eintritt 2 und der Austritt 3 um 180 versetzt sind und somit in die gleiche Richtung zeigen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) mit einem Eintritt (2) und einem Austritt (3) zur vor- wiegend radialen Durchströmung durch Spalte (7) zwischen den Wendeln, wobei die Brei- te einer Wendel in Richtung der Mittelachse (6) der Wendel deutlich grösser als der Spalt (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4), in dem der Eintritt (2) in die Wen- del eintritt, und der Bereich (5), in dem der Austritt (3) aus der Wendel austritt, sich bei der
Ansicht in Richtung Mittelachse (6) der Wendel nicht überschneidet.

Claims

2. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (1) über mindestens 2 Wendelumläufe verfügt.

3. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der wendelförmige Wärmeaustauscher (1) in dem Bereich zwischen Eintritt (2) und Austritt (3) in Richtung parallel zur Mittelachse (6) der Wendel über einen Wendel- umlauf weniger als im übrigen Bereich verfügt.

4. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen Eintritt (2) und Austritt (3) in Richtung des Kreisumfangs klein, vorzugsweise kleiner 90 ist.

5. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt (2) und der Austritt (3) einen Winkel zwischen 80 und 100 bilden.

6. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt (2) und der Austritt (3) einen Winkel zwischen 160 und 200 bilden.

7. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr der Wendel über zwei zumindest annähernd parallele Flächen senkrecht zur Mittelachse (6) der Wendel verfügt.

8. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt des Wärmeaustauschers (1) in dem Bereich (4), in dem der Eintritt (2) in die Wendel eintritt, und/ oder dem Bereich (5), in dem der Austritt (3) aus der Wendel austritt, in Richtung parallel zur Mittelachse (6) der Wendel zumindest in einem Wendelumlauf eine schmalere Breite aufweist. <Desc/Clms Page number 3>

9. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt des Wärmeaustauschers (1) in dem Bereich (4), in dem der Ein- tritt (2) in die Wendel eintritt, und / oder dem Bereich (5), in dem der Austritt (3) aus der Wendel austritt, in Richtung senkrecht zur Mittelachse (6) der Wendel eine grössere Breite aufweist.

10. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr des Eintritts (2) und / oder Austritts (3) gestaucht ist.

11. Wendelförmiger Wärmeaustauscher (1) gemäss einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr neben dem Eintritt (2) und / oder Austritt (3) gestaucht ist.