DE102014215847A1

DE102014215847A1 - Einströmvorrichtung für einen zylindrischen Durchlauferhitzer mit Heizwendel

Info

Publication number: DE102014215847A1
Application number: DE102014215847.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen vom Stein; Christian Ruthenberg; Sascha Severin; Stefan Schweitzer-de-Bortoli
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Bei einem zylindrischer Durchlauferhitzer (1) mit einem zylindrischen Behälter (2) und einer darin integrierter Heizwendel (3), mit einem Zulauf (4) und einem Abfluss (5), ist im Zulauf (4) eine Düse (6), deren Öffnungsrichtung zwischen den zylindrischen Behälter (2) und die Heizwendel (3) mit einem Winkel zwischen 5 und 45° in Erstreckungsrichtung des zylindrischen Behälters (2) zielt, angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einströmvorrichtung für einen zylindrischen Durchlauferhitzer mit Heizwendel.
Bei diesen Durchlauferhitzern besteht das Problem, dass das durchströmende Fluid beim Durchströmen des Behälters bestimmte Bereiche der Wendel nur unzureichend erreicht und es in diesen Totwassergebieten beziehungsweise Gebieten mit unzureichender Durchströmung zu Siedevorgängen kommt, was mittel- und langfristig zu Verschleiß und Materialversagen führen kann. Der unzureichende Wärmeübergang in bestimmten Bereichen führt durch Verdampfung zu Blasenbildung des dort befindlichen Fluids.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Durchströmung des Durchlauferhitzers derart zu beeinflussen, dass eine ausreichende Kühlung der gesamten Heizwendel gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einem zylindrischer Durchlauferhitzer mit einem zylindrischen Behälter und einer darin integrierter Heizwendel in einem Zulauf eine Düse angeordnet ist, deren Öffnungsrichtung zwischen den Behälter und die Heizwendel in Erstreckungsrichtung des zylindrischen Behälters zielt. Hierdurch wird erreicht, dass eine geführte Strömung in Form eines Zyklons zwischen der Behälterwand und der gesamten Wendel gebildet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Winkel hat dabei einen wesentlichen Einfluss auf den Strömungsweg. Ein zu flacher Winkel führt dazu, dass der Impuls des Strahls vor Erreichung des Wendelendes abgebaut ist und es weiterhin zu Totwassergebieten kommt. Ein zu steiler Winkel reduziert die Verweilzeit an der Wendel übermäßig und kann ferner dazu führen, dass einzelne Bereiche nicht von der Strömung gekühlt werden.
Entspricht der Winkel, in welchem die Öffnungsrichtung der Düse zielt, der Steigung der Wendel, so übernimmt die Wendel eine besonders strömungsverlustarme Führung.
Die Düse kann in einen zylindrischen Flansch welcher senkrecht mit dem zylindrischen Behälter verbunden ist, eingesetzt werden und vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung festgeklemmt werden. Eine optionale Rastnase verhindert ein Verdrehen und somit einen falschen Winkel. Die Düse kann jedoch auch mit dem zylindrischen Flansch durch eine Schweiß- oder Lötverbindung fest verbunden sein. Die Düse kann ferner in den Behälter eingeschraubt werden.
Um eine optimale Strömung zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Öffnungsdurchmesser der Düse etwa 20 bis 60 % des mittleren Abstands zwischen zylindrischen Behälter (2) und Heizwendel (3) aufweist.
Die Erfindung wird anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer im Schnitt von der Seite,
2 denselben Durchlauferhitzer im Schnitt von oben sowie
3 denselben Durchlauferhitzer in der seitlichen Draufsicht auf der Seite des Zulaufs.
Die Figuren zeigen einen zylindrischen Durchlauferhitzer 1 mit einem zylindrischen Behälter 2, in dem eine elektrische Heizwendel 3 zentral integriert ist, so dass ein konstanter Spalt zwischen dem zylindrischen Behälter 2 und der Heizwendel 3 vorliegt. Oben am zylindrischen Behälter 2 befindet sich zentral ein Abfluss 5. Im unteren Bereich des zylindrischen Behälters 2 ist ein Zulauf 4 senkrecht angeordnet. Dieser Zulauf 4 verfügt über einen zylindrischen Flansch 7, welcher senkrecht mit dem zylindrischen Behälter 2 verbunden ist. In diesen zylindrischen Flansch 7 ist eine Düse 6 eingesetzt, wobei bei dieser Verbindung eine Rastnase 8 mit entsprechendem Gegenpart ein Verdrehen verhindert. Eine nicht dargestellt Zuführleitung wird mit dem Flansch 7 derart verschraubt, dass die Düse 6 dabei festgehalten wird. Die Öffnungsrichtung der Düse 6 zielt zwischen den zylindrischen Behälter 2 und die Heizwendel 3 mit einem Winkel Ω von etwa 20° in Erstreckungsrichtung des zylindrischen Behälters 2. Der Öffnungsdurchmesser der Düse 6 sollte 30 bis 50 % des Abstands zwischen dem zylindrischen Behälter 2 und der Heizwendel 3 entsprechen, damit sich ein optimaler Fluidstrom zwischen Behälter 2 und Heizwendel 3 einstellen kann. Der Volumenstrom wird maßgeblich vom Düsendurchmesser sowie dem zur Verfügung stehenden Druck beeinflusst.
Beim Betrieb des zylindrischen Durchlauferhitzer 1 strömt ein Fluid, zumeist Wasser durch den Zulauf 4 in den Behälter 2. Durch die Öffnungsrichtung der Düse 6 strömt das Fluid einerseits in Richtung des Abflusses 5. Andererseits wird das Fluid derart geleitet, dass es sich am zylindrischen Behälter 2 anschmiegt und zyklonförmig die Heizwendel 3 umströmt, so dass die gesamte Heizwendel 3 vom Fluid gekühlt wird und es zu einem optimalen Wärmeaustausch zwischen der Heizwendel 3 und dem Fluid kommt; Totwassergebiete werden somit vermieden. Das erhitzte Fluid strömt erwärmt über den Abfluss 5 aus dem Behälter 2.
Der Winkel Ω, in welchem die Öffnungsrichtung der Düse 6 zielt, kann der Steigung der Heizwendel 3 entsprechen und dabei in die gleiche Richtung weißen, so dass die Heizwendel 3 die Führung des Fluids unterstützt und eine Kühlung der gesamten Heizwendel 3 gewährleistet ist.
Weißen die Öffnungsrichtung der Düse 6 und die Heizwendel 3 in andere Richtungen, so fördert dies Turbulenzen, welche zwar den Wärmeübergang fördern, jedoch zugleich die gezielte Strömung abbremsen.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Winkel Ω zwischen 15 und 25° erwiesen.
Die Düse 6 kann alternativ fest mit dem zylindrischen Flansch 7 fest verschweißt oder in diesen eingeschraubt sein.
Die Erfindung ist weder auf elektrische Heizwendeln, noch Wasser als Fluid beschränkt.

Claims

Zylindrischer Durchlauferhitzer (1) mit einem zylindrischen Behälter (2) und einer darin integrierter Heizwendel (3), mit einem Zulauf (4) und einem Abfluss (5), dadurch gekennzeichnet, dass im Zulauf (4) eine Düse (6), deren Öffnungsrichtung zwischen den zylindrischen Behälter (2) und die Heizwendel (3) mit einem Winkel zwischen 5 und 45° in Erstreckungsrichtung des zylindrischen Behälters (2) zielt, angeordnet ist.
Durchlauferhitzer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, in welchem die Öffnungsrichtung der Düse (6) zielt, zwischen 15 und 25° beträgt.
Durchlauferhitzer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, in welchem die Öffnungsrichtung der Düse (6) zielt, der Steigung der Wendel entspricht und in die gleiche Richtung weißt.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (4) über einen zylindrischen Flansch (7), welcher senkrecht mit dem zylindrischen Behälter (2) verbunden ist, verfügt und die Düse (6) in diesen zylindrischen Flansch (7) eingesetzt ist.
Durchlauferhitzer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (6) und der zylindrische Flansch (7) über eine Rastnase (8) mit entsprechendem Gegenpart verfügen.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (6) mit dem zylindrischen Flansch (7) fest verbunden, vorzugsweise verschweißt oder verlötet ist.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (6) mit dem zylindrischen Behälter (2) verschraubt ist.
Durchlauferhitzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdurchmesser der Düse (6) 20 bis 60 % des mittleren Abstands zwischen zylindrischen Behälter (2) und Heizwendel (3) entspricht.