DE19628664A1 - Wärmeerzeugungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeerzeugungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Heizungen bzw. Heizungsanlagen umfassen Wärmeerzeugungs­ anlagen beispielsweise in Form eines Heizkessels, worüber durch Verbrennung von Öl Wasser erwärmt und in einem Hei­ zungskreislauf zu den Heizungskörpern transportiert werden kann, sind vielfach im Einsatz.

Es ist bereits eine Aufheizeinrichtung aus der DE 94 18 815 U1 bekannt, bei welcher aufzuheizendes Wasser einem zylinderförmigen Behälter über einen Zulauf zu und über einen Ablauf abgeführt wird, wobei im Behälter eine spezi­ fisch geformte und mit diversen Widerstandseinrichtungen versehene Scheibe über einen außensitzenden Elektromotor angetrieben wird. Durch die Flüssigkeits-Reibwirkung der drehenden Scheibe wird das umströmende Wasser stark aufge­ heizt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine demgegen­ über noch weiterverbesserte Wärmeerzeugungsanlage zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Die vorliegende Erfindung schafft mit verblüffend ein­ fachen Mitteln eine demgegenüber nochmals deutlich ver­ besserte Wärmeerzeugungsanlage.

Diese Wärmeerzeugungsanlage besteht aus einem Flüssig­ keitskreislauf, beispielsweise einem Ölkreislauf, in wel­ chem über eine Pumpe, ggf. von einem Tank, Öl durch den Flüssigkeitskreislauf und unter hohem Druck zum Tank oder in dem geschlossenen Kreislauf zur Pumpe zurückgefördert wird.

In einem nachfolgend als Aufheizabschnitt bezeichneten Rohrabschnitt sind erfindungsgemäß eine Vielzahl von Wi­ derstandseinrichtungen hintereinander geschaltet, die gegenüber dem sonstigen Rohrquerschnitt einen deutlich verringerten Durchflußquerschnitt bzw. deutlich verringer­ te Durchflußquerschnittfläche aufweisen.

Durch das unter hohem Druck umgewälzte Medium erheizt sich diese Druckflüssigkeit derart stark, daß diese Einrichtung als Wärmeerzeugungsanlage dienen kann.

Der rohrförmige Aufheizabschnitt kann beispielsweise in einem weiteren, von Wasser durchströmten, Behälter unter­ gebracht sein, worüber Brauch- oder Heizwasser nach Art eines Wärmetauschers erwärmt werden kann. Die gesamte Anlage läßt sich mit hohem Wirkungsgrad betreiben.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Aufheiz­ abschnitt aus einer Vielzahl von meanderförmig hin- und herverlaufenden Rohrabschnitten, um darüber einen mög­ lichst langen Rohrabschnitt mit einer Vielzahl von inte­ grierten Widerstandseinrichtungen in einem vergleichsweise kleindimensionierten Raum unterzubringen. Diese Vielzahl von Rohrabschnitten mit den Widerstandseinrichtungen kön­ nen dann bevorzugt in dem mit Flüssigkeit oder Wasser beströmten Aufheizbehälter untergebracht werden, um das hier durchströmende Wasser zu erwärmen.

Die einzelnen Widerstandseinrichtungen können durch ge­ eignete Maßnahmen, ggf. unter Verwendung von Abstands­ haltern, in dem Aufheizabschnitt in Durchströmrichtung hintereinander angeordnet sein.

Bevorzugt bestehen die Widerstandseinrichtungen aus mit Durchflußöffnungen versehenen Plättchen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß diese Plättchen längs eines axial in den einzelnen vor­ zugsweise gerade verlaufenden Rohrabschnitten unterge­ brachten Zentralstabes beabstandet montiert sind.

Als besonders günstig hat sich erwiesen, wenn als Zentral­ stab ein Gewindestab verwendet wird, wobei die Abstands­ halter aus aufgeschraubten Muttern bestehen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Widerstandsplättchen radial von außen eingebrachte Schlit­ ze auf. Dies eröffnet die Möglichkeit, daß eine Vielzahl von Widerstandsplättchen auf einen gemeinsamen, bevorzugt zentral durchsetzenden Stab oder Gewindestab, durch Ein­ fräsen radial verlaufender und dann fluchtend angeordneter Schlitze hergestellt werden können, wobei die so herge­ stellte Vielzahl von Widerstandsplättchen einzeln nur etwas in Radialrichtung so verdreht werden müssen, daß die Durchflußquerschnitte zweier benachbarter Widerstands­ plättchen nicht fluchtend zueinander ausgerichtet sind.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Darin zeigen im ein­ zelnen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Wärmeerzeugungsanlage, wie sie in einer Heizung integriert ist;

Fig. 2 eine Detaildarstellung des Aufheiz­ abschnittes in Form von mehrfach hin- und herverlaufenden Rohrabschnitten;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erstes Aus­ führungsbeispiel einer scheibenförmigen Widerstandseinrichtung;

Fig. 4 ein zur Fig. 3 abgewandeltes Ausführungs­ beispiel;

Fig. 5 ein zur Fig. 3 und 4 nochmals abgewandel­ tes Ausführungsbeispiel; und

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Hal­ teeinrichtung zur Montage einer Vielzahl hintereinander in den Aufheizabschnitten angeordneten Widerstandseinrichtungen.

Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage 1 mit einer Wärmeerzeu­ gungsanlage 3.

Die Wärmeerzeugungsanlage 3 umfaßt eine Hochdruckpumpe 5, die in einem umlaufenden Hochdruckkreislauf 7 geschaltet ist. Die Hochdruckpumpe 5 wird beispielsweise über einen Elektromotor 9 über einen Riemenantrieb 11 angetrieben.

Der Hochdruckkreislauf 7 weist einen Aufheizabschnitt 13 auf, der aus einer Vielzahl von Rohrabschnitten 15 be­ steht, die jeweils über eine Teillänge über eine bestimmte Wegstrecke gerade verlaufen und über oben- und untenlie­ gende vergleichsweise eng bemessene Bogenabschnitte 17 (Fig. 2) zu einem nächsten, gerade verlaufenden Rohr­ abschnitt 15 führen.

Diese mehreren gerade verlaufenden Rohrabschnitte 15, die den gesamten Aufheizabschnitt 13 bilden, sind zulaufseitig über einen Zulauf- oder Hochdruckanschluß 19 mit der Hoch­ druckleitung 21 der Hochdruckpumpe 5 und der Rücklauf- oder Niederdruckanschluß 23 mit der Ansaugseite der Hoch­ druckpumpe 5 über eine Rückführleitung 25 verbunden.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird von dem Hoch­ druckanschluß 19 bis zu dem Niederdruckanschluß 23 ein durchgängiger Rohrverlauf geschaffen, d. h. ein unverzweig­ ter Rohrverlauf. Wenn die Zulauf- und Rücklaufanschlüsse 19 und 23 eindeutig größeren Querschnitt aufweisen, könn­ ten aber auch über eine Verzweigungsstelle mehrere Rohr­ abschnitte 15 parallel zueinander zwischen diesen Zu- und Rücklaufanschlüssen geschaltet werden.

Der Hochdruck- und der Niederdruckanschluß 21 bzw. 23 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Deckel 27 inte­ griert, d. h. durchsetzt diesen Deckel 27, der Teil eines Aufheizbehälters 29 ist.

Dieser Aufheizbehälter 29 ist mit einem Vorlauf 31 und einem Rücklauf 33 versehen, worüber beispielsweise auf­ zuheizendes bzw. zu erwärmendes Wasser 34 dem Behälter zugeführt werden kann. Der Behälter ist in Betrieb vor­ zugsweise in gesamter Höhe, d. h. mit einem seinem gesamten Volumen, mit dem aufzuheizenden Medium, in der Regel Was­ ser, befüllt, so daß der die mehreren Rohrabschnitte 15 umfassende Aufheizabschnitt 13 vollständig in dem auf­ zuheizenden flüssigen Medium zu liegen kommt.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Deckel 27 über Schrauben 35 fest am Behälter 29 angeschraubt, der vor­ zugsweise in Form eines Stahlbehälters ausgebildet ist und auf einem Sockel 39 sitzt. Der Sockel und bevorzugt der gesamte Behälter können mit einer außenliegenden Isolie­ rung 37 zur besseren Wärmespeicherung versehen sein, wobei die Isolierung 37 über eine Teilhöhe in Fig. 2 einge­ zeichnet ist.

Insbesondere in den gerade verlaufenden Rohrabschnitten 15 des Aufheizabschnittes 13 sind eine Vielzahl von Wider­ standseinrichtungen 41 untergebracht.

Diese bestehen beispielsweise gemäß Fig. 3 aus Wider­ standsscheiben 41a, welche in Umfangsrichtung versetzt liegende Durchtrittsöffnungen 43 aufweisen. Der Gesamt­ querschnitt dieser Durchtrittsöffnung 43 ist deutlich geringer als die Gesamtfläche dieser Widerstandsscheiben 41a, also damit deutlich geringer als der Gesamtrohrdurch­ messer der Rohrabschnitte 15.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 5 bestehen die Durchtrittsöffnung 43 aus mehreren in Umfangsrichtung versetzt liegenden vom Außenrand über eine radiale Teil­ tiefe eingebrachte Schlitzausdehnung 45.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 wei­ sen die Widerstandsscheiben 41 jeweils Zentralbohrungen 47 auf, über welche die scheibenförmigen Widerstandseinrich­ tungen 41 auf einer in Fig. 5 gezeigten stabförmigen Halteeinrichtung 49 quasi aufgefädelt und gehalten werden können.

Um einen vorgegebenen Abstand zwischen zwei benachbarten Widerstandsscheiben 41a einzuhalten, sind zwischen zwei benachbarten Widerstandseinrichtungen 41 jeweils ein Ab­ standshalter 51 vorgesehen.

Dieser Abstandshalter 51 kann beispielsweise Teil eines jeden Widerstandsplättchens sein. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel bestehen diese Abstandshalter 51 jedoch aus ebenfalls mit einer Zentralbohrung versehenen Hülsen oder aber wie im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Muttern 53.

Bei Verwendung eines Gewindestabes 49a als zentrale stab­ förmige Halteeinrichtung 49 kann dann jedes scheibenförmi­ ges Widerstandselement 41 zwischen zwei Muttern fest ein­ gedreht werden, wodurch ein fester Sitz aller so montier­ ter scheibenförmiger Widerstandseinrichtungen 41 an dem Gewindestab 49a realisierbar ist.

Insbesondere bei Verwendung von Widerstandsscheiben gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ergibt sich der Vorteil, daß zunächst unbearbeitete und lediglich mit einer Zen­ tralbohrung 47 versehene Scheiben jeweils unter Verwendung eines dazwischensitzenden Abstandselementes in Form einer Mutter 53 auf einem Gewindestab 49a montiert und durch eine zuvorderst und zuhinterst sitzende Mutter fest auf diesem Gewindestab als Einheit montiert werden, und daß dann mittels eines entsprechenden Bearbeitungswerkzeuges über alle Scheiben hinweg von außen her zunächst ein er­ ster Radialschlitz 45 und durch Drehen der gesamten An­ ordnung ein zweiter Radialschlitz 45, ein dritter und bei Bedarf noch ein weiterer Radialschlitz eingebracht werden (beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind in vielen Umfangsrichtungen im gleichen Winkelabstand versetzt lie­ gende schlitzförmige Ausnehmungen 45 eingebracht).

Um die Widerstandswirkung zu erhöhen, wird dann zumindest jedes zweite Widerstandsplättchen so verdreht, daß die eingebrachten Schlitzausnehmungen in axialer Betrachtung parallel zum Gewindestab 49a nicht fluchtend hinterein­ anderliegen.

Diese Widerstandseinrichtungen mit dem Gewindestab werden bei der Montage des Aufheizabschnittes 13 zunächst in einen geradeverlaufenden Rohrabschnitt 15 von seiner stirnseitigen Rohröffnung her eingesteckt. Anschließend wird ein nächster Bogenabschnitt 17 angeschweißt. Da die Länge des Gewindestabes 49a bevorzugt auf die Länge des betreffenden gerade verlaufenden Rohrabschnittes 15 abge­ stimmt ist und zumindest durch das mit Hochdruck umgewälz­ te Medium jeweils in eine Richtung vorgepreßt wird, bis der Gewindestab 49a und/oder das dem Bogenabschnitt be­ nachbart liegende erste Widerstandselement 41 am Bogen­ abschnitt anschlägt, wird eine insgesamt stabile Anordnung geschaffen.

Mit anderen Worten sind allen in dem in Fig. 2 gezeigten Aufheizbehälter 29 untergebrachten gerade verlaufenden Rohrabschnitten 15 die vorstehend erläuterten Gewindestäbe 49a mit der Vielzahl in Längsrichtung dieses Stabes ver­ setzt liegenden Widerstandselementen 41 eingebaut.

Im Betrieb wird durch Antriebs des Elektromotors 9 die Hochdruckpumpe 5 angetrieben, wodurch das in dem Aufheiz­ kreislauf befindliche Medium, bevorzugt Öl unter hohem Druck, beispielsweise bis weit über 100 Bar, insbesondere um die 140 oder 150 Bar durch diese Rohrleitungen gepumpt und gepreßt wird. Durch die Widerstandselemente kommt es dabei zu einer derart starken Erwärmung des umgewälzten Mediums, daß diese Temperatur zur Aufheizung des in dem Aufheizbehälter 29 umgewälzten oder befindlichen flüssigen Mediums, insbesondere Heiz- oder Brauchwasser verwendet werden kann.

Die erläuterte Wärmeerzeugungsanlage weist dabei einen extrem günstigen Wirkungsgrad auf.

Claims (14)

1. Wärmeerzeugungsanlage mit einem Hochdruckkreislauf (7), in welchem über eine antreibbare Hochdruckpumpe (5) ein flüssiges Medium, vorzugsweise Öl, umwälzbar ist und mit einem in dem Hochdruckskreislauf (7) angeordneten Aufheiz­ abschnitt (13), wobei in dem Aufheizabschnitt (13) eine Vielzahl von Widerstandseinrichtungen (41) vorgesehen sind, die Durchtrittsöffnungen (43) aufweist, deren wirk­ samer Durchflußquerschnitt geringer ist als der sonstige Durchflußquerschnitt im Aufheizabschnitt (13).

2. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aufheizabschnitt (13) aus zumindest einem geraden Rohrabschnitt (15) besteht, in welchem die Vielzahl der Widerstandseinrichtungen (41) untergebracht sind.

3. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizabschnitt (13) mehrere vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Rohrabschnit­ te (15) in nebeneinanderliegender Bauweise umfaßt, die unter Bildung eines fortlaufenden Rohres von einem Zu­ laufanschluß (19) zu einem Rücklaufanschluß (23) jeweils über Bogenabschnitte (17) miteinander verbunden sind, wobei in den mehreren gerade verlaufenden; nebeneinander angeordneten, Rohrabschnitten (15) jeweils eine Vielzahl von Widerstandseinrichtungen (41) in Längsrichtung der Rohrabschnitte (15) hintereinander sitzend angeordnet sind.

4. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Widerstands­ einrichtungen (41) in dem Aufheizabschnitt (13) mittels einer stabförmigen Halteeinrichtung (49) gehalten und verankert sind.

5. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (41) aus Wider­ standsscheiben oder -plättchen (41a, 41b) bestehen, die in Durchflußrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind.

6. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die stabförmige Halteeinrichtung (49) in dem Rohrabschnitt (15) in mittiger axialer Zentrallage dazu angeordnet sind.

7. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (41) in Form von Widerstandsscheiben (41a, 41b) mit Zen­ tralbohrung (47) versehen sind, mit welchen sie auf eine in den Rohrabschnitten (15) im Aufheizabschnitt (13) an­ geordneten stabförmigen Halteeinrichtung (49) aufgesteckt und in Abstand zueinander gehalten sind.

8. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente zwischen zwei benachbarten Widerstandsscheiben (41a, 41b) aus hül­ senförmigen Abstandselementen bestehen.

9. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Widerstandsscheiben (41a, 41b) aus Mut­ tern (53) und die stabförmige Halteeinrichtung (49) aus einem Gewindestab (49a) bestehen, auf dem die Muttern (53) unter Fixierung der Widerstandsscheiben (41a, 41b) aufge­ dreht sind.

10. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsscheiben (41a, 41b) Durchtrittsöffnungen (43) aufweisen, wobei zwei benachbarte Widerstandsscheiben (41a, 41b) in axialer Längsrichtung der stabförmigen Halteeinrichtung (49) so versetzt angeordnet sind, daß die Durchtrittsöffnung (43) nicht fluchtend zueinander angeordnet sind.

11. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (43) aus meh­ reren in Umfangsrichtung der Widerstandsscheibe (41a) versetzt liegende Bohrungen (43a) und/oder Ausnehmungen bestehen.

12. Wärmeerzeugungsanlage nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (43) aus mehreren in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Radial­ schlitze (45) bestehen, die über eine Teillänge vom Außen­ umfang einer betreffenden Widerstandsscheibe (41b) in dieser eingebracht sind.

13. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (43) aus kreissegment- oder kreissektorförmigen Ausnehmun­ gen bestehen.

14. Wärmeerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizabschnitt (13) in einem mit einem flüssigen Medium, vorzugsweise Wasser (34), durchströmbaren Aufheizbehälter (29) untergebracht sind, worüber das in dem Aufheizbehälter (29) durchström­ bare flüssige Medium aufheizbar ist.