DE1404208A1 - Heizwasserspeicherbehaelter - Google Patents

Description

• Heizwasserspeicherbehälter Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizwasserspeicherbehälter mit einem im oberen Bereich seines Innenraumes angeordneten, der Aufheizung Von-Verbrauchswasser dienenden Wärmeaustauscher, der durch mehrere parallel geschaltete, ringscheibenförmige Spiralleitungen für das Verbrauchswasser gebildet ist, die derart übereinander mit Zwischenraum gestapelt sind-, daß zwischen ihnen jeweils radiale Durchflußkanäle entstehen, durch die das Heizwasser im Gegenstrom von dem den Leitungsstapel umgebenden Behälterraum zum freien mittleren Innenraum des Stapels führbar ist, an dessen Außenseiten parallel zu den Zeitungsebenen verlaufende Zeitbleche anliegen. Bei einem bekannten Heizwasserspeicherb-ehälter dieser Art bestehen die zur Erzielung eines gegenüber dem Strömungsweg des die Wärme abgebenden Mittels vorgesehenen, vergleichsweise langen Spiralkanäle für das die Wärme aufnehmende Mittel aus- einer Vielzahl sehr flacher Kupferbleche mit eingedrückten, spiralförmigen Ausprägungen, die die seitliche Begrenzung der einzelnen Spiralwindungen bilden und gleichzeitig der Abstandshalterung übereinander liegender Kupferblechscheß_ben dienen. Es wechseln jeweils Scheiben mit spiralförmiger Ausprägung mit- Scher. ben ab, die eine radiale Ausprägung aufweisen, um zwischen sich einen radialen Kanal für die Hindurchführung des die Wärme abgebenden Mediums zu bilden. Die flache, schmale Kanalausbildung ist zur Erhöhung des Widerstandes und zur Vergrößerung des Wärmeaustausches vorgesehen. Diese flache, schmale Gestaltung der Spiral- bzw. Hadialkanäle.hat sich jedoch als sehr empfindlich im Hinblick auf Abmessungsschwankungen sowie im Hinblick auf die Absetzung von Verunreinigungen erwiesen. Diese somit ungünstige Formgebung kann jedoch nicht einfach aufgegeben -' vie,rd-eri, vaenn nicht gleichzeitig auf den angestrebten hohen ü@ä:rm@c:üs'-@ tausch verzichtet wird. Bei geringerem -Iidärmeausthüs.ch: . -bleibt die ausgetauschte Wärmemenge pro Volumeneinheitdes vom Austauscher beanspruchten-naumes' gerin=;. Die . -vom Heizwasser beim Durchlauf durch den Austauscher an das Verbrauchswasser abgegebene Wärmemenge wäre nämlich niedrig; die Differenz der Heizwassertemperatur vor Eintritt in und nach Austritt aus dem Austauscher bliebe somit klein. Bei Beseitigung der Nachteile dieser Konstruktion durch Vergrößerung der Kanalquerschnitte würde sich somit eine stärkere Haizwasserumwälzung und Durchmischung innerhalb des Speicherbehälters ergeben. Die Fähigkeit des Behälters, Wärme zu speichern, bliebe inf olgedessen gering.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin., einen Heizwasserspeicherbehälter mit Wärmeaustauscher fü.r Verbrauchswasserheizung der eingangs genannten Art-so weiter auszugestalten, daß unter BeibQhaltung der Vorteile die aufgeführten Nachteile, insbesondere die Empfindlichkeit bezüglich Abmessungsschwankungen sowie die Absetzung von Verunreinigungen, auf fertigungstechnisch einfache und damit wirtschaftliche Weise beseitigt sind.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale: Die Spiralringleitungen bestehen .aus Rohren mit derart schraubenförmig verlaufenden Rippen,daß die Rippen der einzelnen ,Spiralwindungen aneinander stoßen, und sind um einen solchen Winkel in bezug zueinander versetzt direkt aufeinander gestapelt, daß die Rippen der einen Ringleitung in den spiralförmig verlaufenden Rinnen, die zwischen den Rippen von einander benachbarten Spiralwindungen4er anderen Ringleitung entstehen, zu liegen kommen.
• Diese Kombination führt zu einer Widerstandserhöhung für das Heizwasser durch Verlängerung des Heizwasserströmungsweges in radialer Richtung infolge Zickzaekführung anstelle der Verschmälerung relativ kurzer radialer Heizwasserströmungiwege bei der bekannten Ausführung.. Dennoch ergibt sich eine ebenso kompakte, wenn nicht sogar gedrungenere Bauweise, die die Gefahr der Absetzung von Verunreinigungen auf Grund der ermöglichten gü.nstigeren Querschnittsverhältnisse der Strömungskanäle verringert. Abmessungsschwankungen vergleichbarer Größenordnung wirken sich nicht so gravierend aus wie bei der bekannten Konstruktion.
• Diese Vorteile werden auf sehr einfache Weise erreicht;-die es erlaubt, ohne bemerkenswerte Schwierigkeiten eine Anpassung des Wärmeaustauschers an die jeweils geforderte Kapazität durch entspreohende Wahl der Zahl von Spiralringleitungen innerhalb eines-Zeitungsstapelsvorzunehmen. Die Erfindung Wird im folgenden näher beschrieben an Hand der beiliegenden Zeichnung, die eine zweckmäßige Ausführungsform veranschaulicht, wobei: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch den Wärmeaustauscher darstellt, während Fig. 2 in Draufsicht den Verlauf der Rohrspiralen von zwei aneinanderstoßenden Spiralringen andeutet. In Fig. 2 sind die Rohrspiralen des obersten Spiralringes des Stapels mit voll ausgezogenen Linien angedeutet, während die Rohrspiralen des am nächsten darunter liegenden Spiralringes mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Der oberste Spiralring ist, wie gezeigt, aus zwei nebeneinander liegenden, aus Rohren bestehenden Ringleitungen 10 und 11 gewunden, wobei die inneren Enden dieser Rohre radial nach innen gegeneinander gebogen sind, während die äußeren Enden einander beiderseits der Spiralscheibe auf einem Durchmesser gegenüberstehen, der zur Richtung der inneren Spiralenden senkrecht steht. Die beiden Zeitungen sind mit Rippen 12 versehen (siehe Fig. 1), die aneinanderstoßen und die Spiralwindungen in einem gegenseitigen Abstand halten, der der doppelten Rippenhöhe entspricht. Die Rippen sind vorzugsweise aus einer zusammenhängenden Schiene gebildet, die hochkant und schraubenförmig um das Rohr gewunden worden ist, in

  s ich/

  welchem Falle d die Rippen von aneinanderstoßenden Windun-

  gen der Ringleitungen an den gegenseitigen Berührungspunkten kreuzen, wodurch«eine zusätzliche Sicherheit gegen jeden -Eingriff der Rippen zwischeneinander erreicht ist. Der darunter befindliche Spiralring ist in analoger @Heise aus zwei aus Rohren bestehenden Ringleitungen 13 und 14 zusammengesetzt, die mit ähnlichen Rippen wie die Zeitungen 10 und 11 versehen sind, aber dieser Ring ist mit Bezug auf den daraufliegenden Ring um 90o winkelversetzt, wodurch die Rippen des einen Ringes in denjenigen Rinnen, die zwischen den aneinanderstoßenden Rippen des anderen Ringes entstehen, zu liegen kommen (siehe Fig. 1). Dies bedeutet, daß in einem Axialschnitt durch den Stapel die Rohre jeweils an den Ecken von gleichseitigen Dreiecken zu liegen kommen. Gemäß der Figur 1 sind in dieser Weise fünf unter sich gleiche Spiralringe aufgestapelt, wodurch zwischen den Ringen jeweils radiale Durchflußkanäle entstehen, in denen ein beträchtlicher Teil der Rippenoberfläche in Ber'Lithrung mit dem die Kanäle durchströmenden Yedium kommen kann. Der Stapel ist zwisahen einem oberen Zeitblech 15 und einem unteren Leitblech 16 eingeschlossen und im oberen Teil eines Behälters 17 untergebraehtg dem oben Warmwasser aus einem Kessel durch eine Zulaufleitung 18 zugeleitet wird, während abgekühltes RUcklaufwasser unten durch eine Abflußleitung 19 abfließt.. Der freie zylindrische Innenraum 20 um die Achse des Stapels steht in an sich bekannter Weise durch ein Ansaugrohr 21 in kommunizierender Verbindung mit dem unteren Teil des Behälters. Die Innenenden der Ringleitungen sind an ein mittleres, den Abschlußdeckel des Behälters durchsetzendes Zuführungsrohr 22 für kaltes Verbrauchswasser angeschlossen, während die Außenenden der Ringleitungen an vier den Behälterdeokel-durchsetzende Sammelrohre 23 angeschlossen sind, die sich außerhalb des Behälters einer gemeinsamen Abflußleitung für Warmwasser anschließen, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet wird.
• wenn durch das Zuführungsrohr 22 den Ringleitungen 10, 11, 13, 14 kaltes Wasser zugeführt wird, wird das in Berührung mit den Rohren befindl-iche"Warmwasser im Behälter, insbesondere im mittleren Innenraum 20 des Stapels, abgekühlt, wodurch ein Umlauf von Warmwasser in den Pfeilrichtungen eintritt, indem das im Außenraum im Behälter befindliche Wasser radial nach innen durch die Durchflußkanäle zwischen den Spiralringen in den mittleren Innenraum 20 des Stapels, abwärts durch das Ansaugrohr 21 zum Boden des Behälters und vom Boden nach außen und außerhalb des Ansaugrohres aufwärts fließt. Die Geschwindigkeit dieser Strömung ist u. a. vom Strömungswiderstand der radialen Durchflußkanäle im Spiralstapel abhängig. Dieser Widerstand ist infolge der Anwesenheit der in die Kanäle hineinragenden, flächenvergrößernden Rippen ziemlich groß. Auf Grund der vorgesehenen Rippen kann das in radialer Richtung fließende Medium während seiner verzögerten Strömung zwischen den Ringleitungen eine beträchtliche Menge seines-Wärmeinhalts an diese abgeben, wodurch das Medium den erfindungsgemäßen Spiralstapel mit einer wesentlich niedrigeren Temperatur verläßt als einen Spiralstapel ohne Rippen. Dies ist-wünschenwert, weil dadurch die Wärmespeicher- fähigkeit des Behälters besser ausgenützt wird. Erfahrungsgemäß zeigt es sioh, daß man durch Ausführung des Wärmeaustauschers gemäß der lehrender Erfindung eine außerordentlich wirksame Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden zum wärmeaufnehmenden "Medium unter Zuhilfenahme eins Spiralstapels verhältnismäßig kleiner Abmessungen erreicht.

Claims (3)

1. ;1 .'$eiz'wasserspecherbe@iälter` inzteriei@icim:"cberen . Bereicnseines inneinräumes angeordneten; `äer-Ahezung von--Verbräuchswasser dienenden «ärdeäüstäus`cher, gerz----- durch mehrere parällel geschalte-@e,'rngshe%b'°eif'örznige"@ Spiralleiaungen für`c@äs`r'fer'braüchswas ser`@g"ef'3:dett?; die@derärt ubere'nander mit @wzscl7:enräuirigesäpe@t sücd, daß zwis cnen zä.nerii j ewe ils rädiäle @urchf lü:@i'Färiä:;e" ent=?@` ". stehen,` durch' dleü däs@y-He`12wasser m--Gegens°trori@'voif Ueüi den ' eitüngss ape'l° ümge'b"enden"elääterräixi°'ü'ii`@fre-i:än'`: p (,; _ f"ä a . , , , @. _ mitt-lererinrienräüm`de`"s''"S`taper @ s Rührbär` is't``@ än des'sen Außen se'itän"prällel `z#ü`, Aren `Ze`turig"sebeneriY`v'e°rläüfende _ b1:ri# tion Zeitb1eöne'änlegen,` =gekeririzei`c#üe`` c'IZr"Kö ä. f olgenc&er,@ rrigeiusnegeänn- ' s("@i1Ööh,""R`'1e1'`'k;@ä` n1yr'@@:`,die 'er"`e-rkmäe:A x:.... piräatieillweia' 1@-s'qe@s=tä-ri- äue- . . _ Rohren tüt' derärrsöh-raüb`e'ri@`örinig"we.rläü'dridjh: Rppen --"j; (12).',- däl die @p`peri eler .xeinzelheY: S`i@rä@rünc-geri a`n="=.-._ einander> °stößen, `ürid @szric ` uur ,e-irißn `@s'cT@ienc UWi°ri'el °@'z ..'b`E--° zug'zueinärider versetzt tdirekt-aufeaAcee"täe.ir, @daß -die@=lligpen"1"2`)`- der- einen HI- ngle''ting @:n@c'en 'spiräl= förmig ve'rlä.üferideri Rinnen ie zv@is'fhe'nK"cer`Ripen °vär =e inander b e na c'b ärt en " S p ralwncürigeri "de'äricl-e°r gn-`lsng= z.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB jede Spiralringleitung aus einem einzigen, spiralförmig gebogenen Rohr besteht.
3. 3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spiralringleitung aus..zwei oder mehreren, nebeneinander in der Ringebene liegenden, spiralförmig gebogenen Rohren besteht.