CH677025A5

CH677025A5 -

Info

Publication number: CH677025A5
Application number: CH450788A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Henche; Wolfgang Koenig; Joachim Plate; Horst Reichmann
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DE3840980A1; AT396176B; ATA326587A; BE1002618A7; NL8803032A

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zum Aufheizen von Wasser, bestehend aus einer Anzahl von Gliedern, über deren Aussen-seite ein Heizmedium geführt ist und die von einer Anzahl zumindest ein zu beheizendes Medium führenden Kanälen durchsetzt sind. The invention relates to a heat exchanger, in particular for heating water, consisting of a number of links, on the outside of which a heating medium is guided and through which a number of channels carrying at least one medium to be heated are penetrated.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen Wärmetauscher derart zu gestalten, dass er auch bei niedrigen Temperaturen sogenannter Brennwertgeräte eine volle Ausnutzung der von einer Wärmequelle gelieferten Wärmeenergie ermöglicht. The object of the invention is to design such a heat exchanger in such a way that it enables full utilization of the thermal energy supplied by a heat source even at low temperatures of so-called condensing boilers.

Erfindungsgemäss sind die mindestens ein zu beheizendes Medium führenden Kanäle in einer Schar parallelverlaufend als ein Wandungseiement ausgebildet, an dessen einander gegenüberliegenden, zu den Kanälen senkrechten Kanten Sammlerelemente für zumindest ein in diesen Kanälen geführtes Medium ansetzen. According to the invention, the at least one medium to be heated channels are formed in a family running parallel as a wall element, on the opposite edges of which, perpendicular to the channels, attach collector elements for at least one medium guided in these channels.

Ein solches Wandungselement kann in besonders vorteilhafter Weise in seinen Kanälen zwei verschiedene zu beheizende Medien, z.B. Heizungsund Brauchwasser, führen, und diese verschiedenen Medien können voneinander gesondert durch einander benachbarte Kanäle des Wandungselementes im Gleich- oder Gegenstrom zu jeweils einem der beiden Sammlerelemente geführt werden. Such a wall element can in a particularly advantageous manner in its channels two different media to be heated, e.g. Heating and domestic water, and these different media can be separately from each other through adjacent channels of the wall element in cocurrent or countercurrent to one of the two collector elements.

Diese beiden Medien tauschen dabei ihre Wärme nicht nur untereinander über die kanalbegrenzenden Trennwände, sondern auch mit dem Heizmedium, das über die Aussenseiten der Glieder geführt wird. These two media not only exchange their heat with one another via the channel-delimiting partition walls, but also with the heating medium that is conducted over the outside of the links.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes weisen die Sammlerelemente der einzelnen Glieder eine einheitliche Breite auf, die grösser als die Dicke der Wandungselemente ist, so dass zwischenaneinanderliegend parallel nebeneinandergereihten Wandungseiementen zur Führung des Heizmediums benutzbare Räume gebildet und von den Sammlerelementen begrenzt werden. According to a preferred embodiment of the subject matter of the invention, the collector elements of the individual members have a uniform width which is greater than the thickness of the wall elements, so that usable spaces for guiding the heating medium are formed between adjacent wall elements which are arranged in parallel and delimited by the collector elements.

Die Sammlerelemente liegen - zwecks inniger und solider Verbindung - mit Wandteilen an den die Kanäle bildenden Wandungselementen an und sind mit ihnen flächig verbunden. For the purpose of an intimate and solid connection, the collector elements rest against the wall elements that form the channels and are connected to them over a large area.

An ihren Aussenseiten können diese Wandteile mit einer den Wärmetausch begünstigenden Profilierung, z.B. mit Rippen, versehen sein. On the outside, these wall parts can be profiled to promote heat exchange, e.g. with ribs.

Zur Erleichterung des Zusammensetzens der Glieder aus jeweils einem Wandungselement und zwei Sammlerelementen, können diese Sammlerelemente aus zumindest zwei gemeinsam einen offenen Hohlraum einschliessenden und mit diesem Hohlraum einander zugewendeten Hälften bestehen, die beidseits an das Wandungselement ansetzen. In order to facilitate the assembly of the links from one wall element and two collector elements, these collector elements can consist of at least two halves that jointly enclose an open cavity and face each other with this cavity and that attach to the wall element on both sides.

im Profil sind die Wandungselemente und die Sammlerelemente im Rahmen der Erfindung sehr mannigfaltig gestaltbar, so können etwa die Wandungselemente geschlossene Kanäle bilden und mit offene Profile bildenden Sammlerelementen verbunden werden oder auch umgekehrt. in profile, the wall elements and the collector elements can be designed in a very varied manner within the scope of the invention, for example the wall elements can form closed channels and be connected to collector elements forming open profiles or vice versa.

Führen die Kanäle der Wandungselemente zwei verschiedene zu beheizende Medien, dann sind sie zweckmässigerweise in ihren von den Sammlerelementen überdeckten Endbereichen zwecks Verbindung mit den Hohlräumen der Sammler im Wechsel nach der einen und anderen Längsseite hin offen. Es kann sich beispielsweise um ansonsten geschlossene Kanäle handeln, die in den Endbereichen Ausnehmungen aufweisen. If the channels of the wall elements carry two different media to be heated, then they are expediently open in their end areas covered by the collector elements for the purpose of connection to the cavities of the collectors alternately on one and the other long side. For example, the channels can be otherwise closed and have recesses in the end regions.

Mit grossem fertigungstechnischem Vorteil können sowohl die Wandungselemente als auch die Sammlerelemente über ihre gesamte Länge ein einheitliches Profil aufweisen und somit im Strangpressdruck, Druckguss oder dgl Verfahren hergestellt werden und lassen sich zu beliebigen Dimensionen nach jeweiligem Bedarf ablängen. With great manufacturing advantages, both the wall elements and the collector elements can have a uniform profile over their entire length and can therefore be produced by extrusion, die casting or the like and can be cut to any dimensions according to the respective requirements.

Erfindungsgemässe Elemente lassen sich vielfältig verwenden, beispielsweise nicht nur für Wasserheizer, sondern auch für Nachschaltheizflä-chen und dgl., insbesondere aber für mit Niedertemperaturen arbeitende Brennwertgeräte aller Art. Dank der hohen Wärmetauschfähigkeit erfindungs-gemässer Wärmetauscher lassen sie sich für nach dem Durchlaufprinzip arbeitende Wasserheizer verwenden, denen man bedarfsweise einen Pufferspeicher für kleine Zapfmengen anschliessen kann. Die rasche Aufheizung von Brauchwasser wird vor allem durch den zweifachen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium einerseits und den beiden in den Gliedern geführten aufzuheizenden Medien anderseits begünstigt. Elements according to the invention can be used in a variety of ways, for example not only for water heaters, but also for secondary heating surfaces and the like, but in particular for all types of condensing boilers working at low temperatures. Thanks to the high heat exchangeability of heat exchangers according to the invention, they can be used for water heaters which operate according to the continuous principle use, which can be connected to a buffer tank for small taps if necessary. The rapid heating of process water is promoted above all by the double heat exchange between the heating medium on the one hand and the two media to be heated in the links on the other hand.

Die Zeichnungen stellen verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Wärmetauscher dar, und zwar zeigen The drawings show various exemplary embodiments of heat exchangers according to the invention, namely show

Fig. 1 eine Frontalansicht eines die horizontalen Kanäle bildenden Wandungselementes, 1 is a frontal view of a wall element forming the horizontal channels,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch dieses Wandungselement nach II-II der Fig. 1, 2 shows a vertical section through this wall element according to II-II of FIG. 1,

Fig. 3 das Profil eines Sammlerelementes im Schnitt, 3 shows the profile of a collector element in section,

Fig. 4 einige miteinander strömungstechnisch verbundene Glieder schaubildlich, 4 is a graphical illustration of some of the members connected to one another in terms of flow,

Fig. 5 und 6 fakultative Profilierungen von Wandungselementen, 5 and 6 optional profiles of wall elements,

Fig. 7 das Profil eines Sammlerelementes und Fig. 8 einen Endbereich des einzelnen Wärmetauscher-Gliedes schaubildlich. Fig. 7 shows the profile of a collector element and Fig. 8 shows an end region of the individual heat exchanger member.

Ein die horizontalen Kanäle 1 und 2 bildendes Wandungselement 3 ist - wie Fig. 2 zeigt - etwa mäanderförmig rechtwinkelig abgewinkelt, mit nach seinen beiden Seiten abwechselnd offenen Kanälen 1 und 2 ausgebildet. Beispielsweise dienen die Kanäle 1 der Führung eines zu erhitzenden Brauchwassers und die Kanäle 2 der Führung von Heizungswasser einer Umlaufheizung. Diese Kanäle können von dem aufzuheizenden Wasser im Gleich- oder Gegenstrom durchströmt werden. A wall element 3 forming the horizontal channels 1 and 2 is - as shown in FIG. 2 - angled approximately at a right angle in a meandering manner, with channels 1 and 2 alternately open on both sides. For example, the channels 1 are used to guide hot water to be heated and the channels 2 are used to guide heating water in a circulating heater. The channels to be heated can flow through these channels in cocurrent or countercurrent.

Das Sammlerelement 4 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei gleich profilierten Hälften gemäss Fig. 3 gebildet, die mit ihren offenen Hohlräumen 5 einander zugewendet miteinander verbunden sind. In the exemplary embodiment shown, the collector element 4 is formed by two identically profiled halves according to FIG. 3, which are connected to one another with their open cavities 5 facing one another.

Die beiden Hälften des Sammlerelementes 4 liegen mit Wandteilen 6 an dem die Kanäle 1,2 bildenden Wandungselement 3 an und sind mit ihm durch Lötung oder Schweissung verbunden. Die Aussen5 The two halves of the collector element 4 rest with wall parts 6 on the wall element 3 forming the channels 1, 2 and are connected to it by soldering or welding. The outside5

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seilen der Wandteile 6 sind mit einer den Wärmetausch begünstigenden Profilierung, z.B. mit Rippen 7, versehen. ropes of the wall parts 6 are provided with a profile which promotes heat exchange, e.g. with ribs 7.

Infolge dieser Profilierung der Elemente 3 und 4 der einzelnen Glieder können diese Elemente ausserordentlich rationell im Strangpress- oder Druck-guss-Verfahren gefertigt werden. As a result of this profiling of the elements 3 and 4 of the individual links, these elements can be manufactured extremely efficiently in the extrusion or die-casting process.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 1 und 2 in ihrem Längsverlauf geschlossen und weisen nur in ihren Endbereichen Öffnungen 8 auf, die im Wechsel nach der einen oder anderen Seite weisen. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the channels 1 and 2 are closed in their longitudinal course and only have openings 8 in their end regions, which alternately point to one or the other side.

Fig. 4 zeigt die Führung der verschiedenen Medien in einem erfindungsgemäss gestalteten Wärmetauscher. 4 shows the routing of the various media in a heat exchanger designed according to the invention.

Die Sammlerelemente 4 der einzelnen Glieder weisen eine einheitliche Breite auf, die grösser als die Dicke des Wandelementes 3 ist, so dass zwischen aneinanderliegenden, zueinander parallel nebeneinandergereihten Gliedern zur Führung des Heizmediums in Pfeilrichtung 9 benutzbare Führungen 10 gebildet und seitlich von den Sammlerelementen begrenzt werden. Das eine der beiden Sammlerelemente 4 weist einen Brauchwasserein-lass 11 und einen Heizungswassereinlass 12 auf, das andere Sammlerelement 4 besitzt einen Hei-zungswasserauslass 13 und einen Brauchwasser-auslass 14. The collector elements 4 of the individual links have a uniform width, which is greater than the thickness of the wall element 3, so that guides 10, which can be used to guide the heating medium in the direction of the arrow 9, are formed between adjoining links which are parallel to one another and are laterally delimited by the collector elements. One of the two collector elements 4 has a process water inlet 11 and a heating water inlet 12, the other collector element 4 has a heating water outlet 13 and a process water outlet 14.

Wie die Darstellung der Fig. 4 lehrt, werden die beiden verschiedenen zu beheizenden Medien in gleichgerichteten Strömen durch die einander benachbarten horizontalen Kanäle 1 und 2 der Wandungselemente 3 geführt. As the representation of FIG. 4 teaches, the two different media to be heated are conducted in rectified flows through the adjacent horizontal channels 1 and 2 of the wall elements 3.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei abgewandelte Ausführungsformen der die Kanäle 1 und 2 bildenden Wandungselemente 3, und zwar Fig. 5 ein mäander-förmiges Profil mit rechtwinkeligen Abwinkelungen und Fig. 6 ein Profil mit einer Platte 15, von der rechtwinkelig beidseits Stege 16 ausragen, die die Kanäle 17 und 18 begrenzen. 5 and 6 show two modified embodiments of the wall elements 3 forming the channels 1 and 2, namely FIG. 5 a meandering profile with right-angled bends and FIG. 6 a profile with a plate 15, of which webs 16 are rectangular on both sides protrude, which delimit the channels 17 and 18.

Beispielsweise können die Kanäle 17 Brauchwasser und die Kanäle 18 Heizungswasser führen. For example, the channels 17 can carry hot water and the channels 18 can run heating water.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Sammlerelementes, bei dem das gesamte Profil im Strangpressverfahren oder dgl. gefertigt und mit Wandteilen 6 am Wandungselement 3 anliegend befestigt ist. FIG. 7 shows a modified embodiment of a collector element, in which the entire profile is produced by the extrusion process or the like and is attached to the wall element 3 with wall parts 6.

Fig. 8 zeigt schliesslich eine Ausführungsform, bei der dem Wandungselement 3 zwei Hälften eines Sammlerelementes 4 beidseits angefügt sind. Diese Hälften führen die beiden verschiedenen aufzuheizenden Medien und lassen sie in Pfeilrichtung nach verschiedenen Seiten abströmen. Die Kanäle 1 und 2 werden dabei im Gegenstrom von diesen Medien durchströmt. 8 finally shows an embodiment in which two halves of a collector element 4 are attached to the wall element 3 on both sides. These halves guide the two different media to be heated and allow them to flow to different sides in the direction of the arrow. These media flow through channels 1 and 2 in countercurrent.

Eine Abschlussplatte 19 verschliesst die Kanäle 1,2 an deren Stirnseite. An end plate 19 closes the channels 1, 2 on their end face.

Selbstverständlich sind darüber hinaus noch zahlreiche weitere Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung denkbar. So könnte auch eines der beiden Sammlerelemente 4 das eine der beiden aufzuheizenden Medien und das andere Sammlerelement 4 das andere Medium führen. Of course, numerous other design variants are also conceivable within the scope of the invention. Thus, one of the two collector elements 4 could also carry one of the two media to be heated and the other collector element 4 the other medium.

Claims

1. Heat exchanger, in particular for heating water by means of flue gas from a burner, consisting of a number of links, on the outside of which a heating medium is guided and which are penetrated by a number of at least one medium to be heated channels (1, 2) which in a coulter running in parallel as a wall element (3), on the opposite edges of which, perpendicular to the channels (1, 2), attach collector elements (4) for at least one medium guided in these channels (1, 2).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the channels (1, 2) two different media to be heated, e.g. Heating and domestic water, and that these different media are guided separately from each other through adjacent channels (1, 2) in cocurrent or countercurrent to one of the two collector elements (4).

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the collector elements (4) of the individual members have a uniform width which is greater than the thickness of the wall elements (3), so that between adjacent wall elements (3) lined up in parallel for guidance of the heating medium usable spaces (10) are formed and limited by the collector elements (4).

4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collector elements (4) with wall parts (6) abut against the wall elements (3) forming the channels (1, 2) and are connected flatly to them.

5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the wall parts (6) with a profile favoring the heat exchange with the heating medium, e.g. are provided with ribs (7).

6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the collector elements (4) consist of at least two halves, which together enclose an open cavity (5) and face each other with this cavity (5), on both sides of the wall element

(3) start.

7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wall elements (3) form closed channels (1, 2) and collecting elements which form open profiles

(4) are connected.

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the collector elements (4) form closed cavities (5) and are connected to open profile-forming wall elements (3).

9. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the closed channels (1, 2) of the wall elements (3) in the end regions covered by the collector elements (4) for the purpose of connection to the cavities (5) of the collector elements (4) in alternation with one and the other long sides are open, for example have recesses (8) in the end regions.

10. Heat exchanger according to one of claims 1

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to 9, characterized in that the wall elements (3) and / or the collector elements (4) have a uniform profile over their entire length and are produced as extruded or die-cast parts.

11. A heat exchanger according to claim 10, characterized in that the wall elements (3) have an approximately meandering cross-section with rectangular angles, which alternately forms open channels (1, 2) towards one and the other side (Fig. 5).

12. The heat exchanger as claimed in claim 10, characterized in that the wall elements (3) have a cross section which is formed from a flat plate (15) and webs (16) which project vertically therefrom and delimit channels (17, 18) (FIG. 6 ).

13. Heat exchanger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the end faces of the channels (1, 2) of the wall elements (3) are closed by plates (19) fastened to the outer sides of the collector elements (4) (FIG. 8 ).

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