DE1404208C - Warmwasserbereiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserbereiter mit einem im oberen Bereich seines Innenraumes angeordneten, der Aufheizung von Brauchwasser dienenden Wärmetauscher, der aus mehreren parallelgeschalteten, horizontalliegenden spiralförmigen Rohrleitungen für das Brauchwasser gebildet ist, die in mehreren Lagen übereinander mit Zwischenraum derart angeordnet sind, daß zwischen den einzelnen Rohrleitungen jeweils radiale Durchflußkanäle entstehen, durch die das Heizungswasser im Gegenstrom vom äußeren Behälterraum zum freien mittleren Innenraum strömen kann, an deren Außenseiten parallel dazu verlaufende Leitbleiche anliegen.

Bei einem bekannten Warmwasserbereiter 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 übereinanderliegender Kupferblechscheiben dienen. Es wechseln jeweils Scheiben mit spiralförmiger Ausprägung mit Scheiben 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. Radialkanäle 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 einfach aufgegeben werden, wenn nicht gleichzeitig auf den angestrebten hohen Wärmeaustausch verzichtet wird. Bei geringerem Wärmeaustausch bleibt die ausgetauschte Wärmemenge pro Volumeneinheit des vom Wärmetauscher beanspruchten Raumes gering. Die vom Heizungswasser beim Durchlauf durch den Wärmetauscher an das Brauchwasser abgegebene Wärmemenge wäre nämlich niedrig; die Differenz der Heizungswassertemperatur vor Eintritt in und nach Austritt aus dem Wärmetauscher bliebe somit klein. Bei Beseitigung der Nachteile dieser Konstruktion durch Vergrößerung der Kanalquerschnitte würde sich somit eine stärkere Heizungswasserumwälzung und Durchmischung innerhalb des Warmwasserbereiters ergeben. Die Fähigkeit des Behälters, Wärme zu speichern, bliebe infolgedessen gering.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Warmwasserbereiter mit Wärmetauscher für Brauchwasserheizung der eingangs genannten Art so weiter auszugestalten, daß unter Beibehaltung der Vorteile die aufgeführten Nachteile, insbesondere die Empfindlichkeit bezüglich Abmessungsschwankungen sowie die Absetzung von Verunreinigungen, auf fcrtigungstcchisch 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 schraubenförmig verlaufenden Rippen, wobei die Rippen der einzelnen Spiralrohre aneinanderstoßen und derart versetzt übereinander angeordnet sind, daß die Rippen der einen Ringleitung in den Zwischenraum der Spiralwindungen der benachbarten Ringleitung zu liegen kommen.

Diese Kombination führt zu einer Widerstandserhöhung für das Heizungswasser durch Verlängerung des Heizungswasserströmungsweges in radialer Richtung infolge Zickzackführung an Stelle der Verschmälerung relativ kurzer radialer Heizungswasserströmungswege bei der bekannten Ausführung. Dennoch ergibt sich eine ebenso kompakte, wenn nicht

ίο sogar gedrungenere Bauweise, die die Gefahr der Absetzung von Verunreinigungen auf Grund der ermöglichten günstigen 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 Wärmetauschers an die jeweils geforderte Kapazität durch entsprechende Wahl der Zahl von Spiralringleitungen innerhalb eines Leitungsstapels vorzunehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines f Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch den Wärmetauscher und

Fig. 2 in Draufsicht den Verlauf der Rohrspiralen von zwei aneinanderstoßenden Spiralringen.
In F i g. 2 sind die Rohrspiralen der obersten spiralringförmigen Rohrleitung des Stapels mit voll ausgezogenen Linien angedeutet, während die Rohrspiralen der am nächsten darunterliegenden spiralförmigen Rohrleitung mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Der oberste Spiralring ist, wie gezeigt, aus zwei nebeneinanderliegenden, aus Rohren bestehenden Spiralringleitungen 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 Leitungen sind mit Rippen 12 versehen (s. Fig. 1), die aneinanderstoßen und die Spiralrohre 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, wodurch sich die Rippen von aneinanderstoßenden Windungen der Ringleitungen an den gegenseitigen Berührungspunkten kreuzen, so daß eine zusätzliche Sicherheit gegen jeden Eingriff der Rippen zwischeneinander erreicht ist.

Der darunter befindliche Spiralring ist in analoger Weise aus zwei aus Rohren bestehenden Spiralringleitungen 13 und 14 zusammengesetzt, die mit ähnlichen Rippen wie die Leitungen 10 und 11 versehen sind, aber dieser Ring ist mit Bezug auf den daraufliegenden Ring um 90° winkelversetzt, wo-

durch die Rippen der einen Ringleitung in den Zwischenraum der Spiralwindungen der benachbarten Ringleitung zu liegen kommen (s. Fig. 1). Dies bedeutet, daß in einem Axialschnitt durch den Stapel die Rohre jeweils an den Ecken von gleichseitigen

Dreiecken zu liegen kommen. Gemäß Fig. 1 sind in dieser Weise fünf unter sich gleiche Spiralringe aufgestapelt, wodurch zwischen den Ringen jeweils radiale Durchflußkanäle entstehen, in denen ein be-

trächtlicher Teil der Rippenoberfläche in Berührung mit dem die Kanäle durchströmenden Medium kommen kann. Der Stapel ist zwischen einem oberen Leitblech 15 und einem unteren Leitblech 16 eingeschlossen und im oberen Teil eines Behälters 17 untergebracht, dem oben warmes Heizungswasser aus einem Kessel durch eine Zulaufleitung 18 zugeleitet wird, während abgekühltes Rücklaufwasser 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 kaites Brauchwasser angeschlossen, während die Außenenden der Ringleitungen an vier den Behälterdeckel durchsetzende Sammelrohre 23 angeschlossen sind, die sich außerhalb des Behälters einer gemeinsamen Abflußleitung für warmes Brauchwasser anschließen, ao wie in F i g. 1 schematisch angedeutet wird.

Wenn durch das Zuführungsrohr 22 den Spiralringleitungen 10, 11,13,14 kaltes Brauchwasser zugeführt wird, wird das in Berührung mit den Rohren befindliche warme Heizungswasser im Behälter, insbesondere im mittleren Innenraum 20 des Stapels, abgekühlt, wodurch ein Umlauf von Heizungswasser 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 unter anderem 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 Spiralringleitungen eine beträchtliche Menge seines Wärmeinhalts an diese abgeben, wodurch das Medium den Spiralstapel mit einer wesentlich niedrigeren Temperatur verläßt als einen Spiralstapel ohne Rippen. Dies ist wünschenswert, weil dadurch die Wärmespeicherfähigkeit des Behälters besser ausgenutzt wird. Erfahrungsgemäß zeigt es sich, daß man durch diese Ausführung des Wärmetauschers eine außerordentlich wirksame Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden zum wärmeaufnehmenden Medium unter Zuhilfenahme eines Spiralstapels verhältnismäßig kleiner Abmessungen erreicht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Warmwasserbereiter mit einem im oberen Bereich seines Innenraumes angeordneten, der Aufheizung von Brauchwasser dienenden Wärmetauscher, der aus mehreren parallelgeschalteten, horizontalliegenden, spiralringförmigen Rohrleitungen für das Brauchwasser gebildet ist, die in mehreren Lagen übereinander mit Zwischenraum derart angeordnet sind, daß zwischen den einzelnen Rohrleitungen jeweils radiale Durchflußkanäle entstehen, durch die das Heizungswasser im Gegenstrom vom äußeren Behälterraum zum freien mittleren Innenraum strömen kann, an deren Außenseiten parallel dazu verlaufende Leitbleche anliegen, gekennzeichnet durch Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale: Die Spiralringleitungen (10,11,13,14) bestehen aus Rohren mit schraubenförmig verlaufenden Rippen (12), wobei die Rippen der einzelnen Spiralrohre aneinanderstoßen und derart versetzt übereinander angeordnet sind, daß die Rippen (12) der einen Ringleitung in den Zwischenraum der Spiralwindungen der benachbarten Ringleitung zu liegen kommen.

2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spiralringleitung aus einem einzigen, spiralförmig gebogenen Rohr besteht.

3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spiralringleitung aus zwei oder mehreren nebeneinander in der Ringebene liegenden, spiralförmig gebogenen Rohren besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen