DE2532978B2

DE2532978B2 - Waermeuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE2532978B2
Application number: DE19752532978
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1975-07-23
Publication date: 1977-07-21
Also published as: FR2319097A1; US4129178A; DE2532978A1; GB1552941A; JPS611656B2; JPS5214951A; DE2532978C3; FR2319097B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrugungsanlage mit einem Warmeerzeuger und mit einer Tauchpumpe zum Zwangumlauf des flüssigen Wärmeträgers unter definierten Strömungsverhältnissen über einen an die Anlage ausschließbaren Wärmeverbraucher sowie mit einem zugleich das Sammelgefäß für den Wärmeträger und das Ausdehnungsgefäß der Anlage bildenden gemeinsamen Gefäß, in dem die Tauchpumpe angeordnet ist.

Durch die DTAS 15 01468 ist ein Bad- bzw. Umwälzthermostat mit Warmeerzeuger bekannt, welcher zum Erhitzen der Flüssigkeit eines Flüssigkeitsbades dient und von Fall zu Fall auf unterschiedliche Badgefäße aufsetzbar bzw. in diese einsetzbar ist und mittels welchem das Flüssigkeitsbad auf einer konstanten Temperatur gehalten werden soll, ohne daß eine örtliche Überhitzung der Badflüssigkeit eintritt. Der bekannte Thermostat besitzt zwar eine Umwälzpumpe, mittels welcher die als Wärmeträger anzusehene Flüssigkeit des Bades unter definierten Strömungsverhältnissen über den Wärmeerzeuger geführt wird. Der

Thermostat arbeilet aber nicht mit einem Wärmeträger, der im Sinne einer Wärmeübertragungsanlage über einen von dem Wärmeerzeuger örtlich getrennten Wärmeverbraucher unter definierten Strömungsverhälinissen transportiert, d. h. umgepumpt wird, sondern mil einer als Wärmeträger anzusehenden Flüssigkeit, die innerhalb eines sie aufnehmenden Badgcfäßes zur zufallsbedingten Mischung aus verschieden temperierten Flüssigkeitsbereichen und zur Erhaltung einer konstanten Badtemperatur durch die genannte Pumpe umgewalzt wird. Schließlich isi dem bekannten Thermoslat bzw. dem durch ihn zu behandelnden Flüssigkeitsbad ein Ausdehnungsgefäß und ein Sammelgefäß - wie sie bei Wärmeübertragungsanlagen erforderlich sind nicht zugeordnet.

Durch die DT-AS I! 10 667 ist eine Wärmeüberlragungsanlage der eingangs genannten An bekannt. Bei dieser bekannten Anlage ist der einen Brenner mit Brennkammer aufweisende Wärmeer/euger außerhalb des gemeinsamen Gefäßes angeordnet, was eine Vielzahl von Verbiiidungsflanschen mit Dichtungen erforderlich macht, die Anlaß zur Bildung von l.ecksiellen geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungsanlage der eingangs angegebenen An de^ran auszubilden, daß sie erheblieh weniger Verbindungsflansche und Dichtungen erfordert und in einfacher Weise so herstellbar ist, daß die Bildung von Leckstellen weitgehend vermieden ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß innerhalb des gemeinsamen Gefäßes im unmiltelbaren Anschluß an den Druckstutzen der Tauchpumpe ein eine erhebliche Lange aufweisender Abschnitt der zum Wärmeverbraucher führenden Vorlaufleitung angeordnet ist und im Bereich dieses Vorlatifabschnittcs innerhalb des gemeinsamen Gefäßes auch der Wärmeerzeuger, wobei im Leitungsstrang des Wärmeträger nur eine lösbare Verbindungsstelle vorgesehen ist, die zwischen Tauchpumpe und Vorlaufabschniit angeordnet ist. Die Tauchpumpe kann dabei durch eine Umwälzpumpe und der Wärmeträger durch Warmeträger-ÖI oder eine andere pumpbare Substanz gebildet vin. Weiterhin kann das gemeinsame Gefäß zugleich ein Entgasungsgefäß der Anlage bilden.

Bei der Anlage nach der Erfindung können die in dem gemeinsamen Gefäß angeordneten Bestandteile, d. h. der Warmeerzeuger und die Tauchpumpe sowie gegebenenfalls ein Kühlersystem, als vorher zusammengebaute Einheil mit nur einer zwischen der Pumpe und dem Wiirmeerzeuger angeordneten, durch Verbindungsflansche gebildeten Verbindungsstelle in das gemeinsame Gefäß eingesetzt sein. Weiterhin besteht der Vorteil, daß wesentliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsanlage in transportabler Ausführung in zu temperierende Medien eingetaucht werden können, um z. B. nur eine Heizanlage oder auch eine Heiz-Kühl-Anlage mit Zwangurnlauf und definierten bzw. geregelten Strömungsverhältnisscri zu bilden. Insbesondere kann eine solche transportable Einheit in das zur Aufnahme des Wärmeträgers dienende Sammelgefäß einer bestehenden, veralteten »Tauchsiederw-Anlage eingesetzt werden, um diese Anlage hierdurch unter Weiterverwendung des Gefäßes als gemeinsames Gefäß auf den neuesten Stand der Sicherheitstechnik zu bringen. Hierbei ist einerseits der wesentliche Nachteil einer »Tauchsiederheizung«, nämlich die infolge Undefinierter Strörnungsverhältnissc bestehende Gefahr der thermi-

hen Zersetzung eines aus öl bestehenden Wärme· Ugcrmediums vermieden und bei dieser Ausführungv jfrm ebenso wie boi allen anderen Ausführungsformen

qt Erfindung eine wesentliche Vereinfachung im taifbuii der Anlage erreicht, bei der u. a. auch bei der W-bildung der Anlage als kombinierte Heiz-Kühl-An-

je die Flanschverbindungen auf zwei Flansche

du/iert sind,

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Irfindung ergibt sich, wenn bei Ausbildung als

jmbinierte Heiz-Kühl-Einrichtung mit zusätzlichem Iühlersystem in dem gemeinsamen Gefäß auch das iühlersystem angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine gjnfach ausgebildete, an sich bekannte kombinierte

eiz-Kühl-Anlage mit Zwangumlauf des Wärmeträgers

tier definierten Strömungsverhältnissen geschaffen, lie jedoch im Vergleich zu den bekannten Anlagen Tjvser Art ebenfalls die vorgenannten Vorteile hat. jpiarüber hinaus ist ein besonderer Kühlerbehäller nicht mehr notwendig. Vielmehr kann bei der Anlage nach der Erfindung, wenn bei dieser der Wärmeer/euger zur Durchführung des Wärmetragers eine Rohrschlange, insbesondere eine solche mit mehreren auf eine erhebliche Länge parallel zueinander verlaufenden Rohrabschnitten aufweist, das Kühlersystem zur Durch führung eines Kühlmittels mit diese Rohrabschnitte umgebenden, rohrförmigen Kühlmänteln versehen sein. Der für die Abführung exothermer Warme bisher übliche Kühler ist dabei durch einen geringen Aufwand erfordernde Rohre ersetzt.

Durch Anordnung weiterer Temperiermäntel im Würmeerzeugerbereieh kann die Anlage nach der Erfindung als Wärmetauscher mit Zwangsförderung unter definierten Strömungsverhältnissen variierbar, sowohl nur im Heiz- als auch nur im Kühlbereich, aber auch in beiden Bereichen kombiniert, verwendet werden. Bei Anordnung von die Rohrabschnitte des Wärmeerzeugers umgebenden rohrförmigen Kühlmänteln besteht ferner ein weiterer Vorteil in der gegebenen Möglichkeit der Temperierung nicht nur über elektri sehe Heizelemente, die in vorzugsweise stabförmiger Ausführung in die geraden Rohrabschnitte des Wärmeer/.eugers unter Belassung eines freien Durchströmquerschnittes eingesetzt sein können, sondern durch die Einleitung von /.. B. Dampf in die Kühlmäntel. Hierdurch kann das in dem gemeinsamen Gefäß befindliche Medium vortemperiert und beim Durchströmen der Rohribschnitte des Wärmeerzeugers in einer zweiten Stufe mittels der elektrischen Heizelemente höher temperiert werden.

In gleicher Weise besteht der Vorteil in der Möglichkeit der Tiefkühlung durch Einsatz von Kühlmittel, das über die Kühltaschen eingeleitet wird.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, in der als einzige Figur ein senkrechter Schnitt durch die Anlage in schematischer Darstellung gezeigt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeübertragungsanlage nach der Erfindung in einem anschlußfertigen, schrankartigen Gehäuse 8 angeordnet, das ringsum geschlossen und mit einer Isolierung 5 versehen ist. Die Anlage selbst ist, wie an sich bekannt, als kombinierte Heiz-Kühl-Einrichtung mit 2'.wangsumlauf des Wärmeträgers, vorzugsweise Wärmeträgeröl, unter definierten Strömungsverhältnissen ausgebildet. Sie weist hierzu eine Umwälzpumpe 1 sowie einen Wärmeerzeuger 3,6 und ein Kühlersystem

Im Gegensatz /u bekannten AnIagen bzw. Einrichtuii gen dieser Art sind diese Systeme mit der Umwälzpumpe gemäß der Erfindung in einem gemeinsamen Gcfüß 4 angeordnet, das zugleich das Ausdehnungsgefäß und das Samnielgefiiß für den Würmeiniger IV bildet und mit einem Einlaßstutzen 9 für diesen Wärmeträger versehen ist. Der Würmcerzeugcr 3,6 umfaßt einen mit der Umwälzpumpe 1 verbundenen, eine erhebliche Lange aufweisenden Abschnitt 6 der /um Wärmever braucher führenden Vorlaufleitung in F'orm einer Rohrschlange, die mit mehreren, jeweils parallel zueinander verlaufenden geraden Rohrabsehnitten 6' versehen ist, deren jeweilige Länge etwa der Höhe des gemeinsamen Gefäßes 4 entspricht. Der Abschnitt 6 taucht ebenso wie die Umwälzpumpe 1 mit dem unteren Teil, wie bei einer »Tauchsiederheizung« in das Wärmeträgermedium W ein und ist durch nur eine Verbindungsstelle 7 in Form einer Flanschverbindung mit der Umwälzpumpe 1 verbunden. In die geraden Rohrabschnitte 6' sind bei der dargestellten Ausführungsform elektrische Heizelemente Ϊ in Stabform unter Belassung eines freien Durchslrömquerschniites von oben her eingesetzt. Das der Umwälzpumpe 1 abgewendete Ende des Abschnittes 6 ist mit einem Auslaßstutzen IO versehen, der ebenso v/ie der Einlaßstutzen 9 des gemeinsamen Gefäßes 4 mit dem nicht dargestellten Wärmeverbraucher verbunden ist.

Zur Bildung des Kühlersystcms 2, 11, 12 sind die geraden Rohrabschnitte 6' des Wärmeerzeugers jeweils in einigem radialem Abstand von rohrförmigen Kühlmänteln 2' umgeben, die an ihren oberen und unteren Enden jeweils durch quer verlaufende Rohr stücke 2" miteinander verbunden sind. Außerdem sind für das Kühlersystem ein KühlmilteleinlaU 11 und ein Kühlmittclauslaß 12 angeordnet.

Die dargestellte Anlage kann sowohl als Heizungsanlüge allein als auch nur als Kühlanlage, ferner als kombinierte Heizungs- und Kühlanlage und noch in anderer Weise verwendet bzw. betrieben werden.

Beim Betrieb als Heizungsanlage wird der den Abschnitt 6 des Wärmeerzeugers zwangsläufig und unter bestimmten, geregelten StrömungsverhäUnisscn in Richtung der Pfeile 9', 10' durchströmende Wärmeträger W, der von der Umwälzpumpe 1 aus dem gemeinsamen Gefäß 4 aufgenommen und dem Abschnitt 6 zugeführt wird, auf Solltemperatur aufgeheizt und über den Auslaßstutzen 10 dem Wärmeverbraucher zugeführt, über den es im Kreislauf wieder in das gemeinsame Gefäß 4 und zur Umwälzpumpe 1 und dem Wärmeerzeuger gelangt usw.

Wenn die Anlage nur zur Kühlung verwendet werden soll, so wird über den Kühlmitteleinlaß 11 Kühlmittel zugeführt und in Richtung der Pfeile 1Γ, 12' durch die Kühlmäntel 2' hindurchgeführt, bis die Solltemperatur erreicht ist.

Beim Betrieb der Anlage als kombinierte Heiz-Kühl-Anlage wird der Wärmeträger in Richtung der Pfeile 9', 10' im Kreislauf über den Wärmeerzeuger 3, 6, 9, 10 geführt und ein Kühlmittel in Richtung der Pfeile II', 12', d. h. im Gegenstrom zu dem Wärmeträger durch die Kühlmäntel 2' geführt. Die Sollwert-Temperatur wird dabei über einen Regler für die Heizelemente 3 im Gleichgewicht gehalten, und es wird unter Verwendung des Kühlmittels exotherme Wärme über die Kühlmantel 2' abgeführt.

Bei Verwendung der Anlage als Heizanlage mit zwei Stufen wird zur Erhitzung in der ersten Stufe ein Heizmedium, z. B. Heißwasser oder Dampf durch die

den Abschnitt 6 des Wärmeerzcugers umgebenden Kühlmantel 2' hindurchgcfiihri, so daß der Wärmclrä-. ger ' vorerhitzt Und dann beim Durchströmen des Abschnittes 6 durehdic Heb.clcriicntc3mit elektrischer F.ncrgicv/eilcr aufgeheizt wird.

Die Anlage nach der Erfindung kann weiter auch als kontinuierlicher Wärmeaustauscher verwendet und betrieben werden. I lierzil· wird dein im Sammelgcfäß 4 befindlichen und diesem kontinuierlich zugcführten pumpbarcn Medium W, das kontinuierlich wcitergcpumpl wird, emweder durch Einleitung von Kühlmittel in die Kühlmantel 2' Wärme entzogen oder Wärme zugeführt, indem durch die Kühlmäntel Heißwasser oder Dampf hindurchgcleitct oder die Kühlmäntel durch die elektrischen Heizelemente 3 erhitzt werden. Auf diese Weise kann die Anlage nach der Erfindung auch als Tcmperier-Aggregat für flüssige Stoffe aller Art verwendet werden, die jeweils in dem gemeinsamen Gefäß 4 erhitzt und/oder gekühlt werden können. Nach Beendigung eines Temperiervorganges kann der flüssige Stoff abgepumpt oder zur Durchführung einer diskontinuierlichen Temperierung weitergepumpt werden.

Weiterhin ist es möglich, die dargestellte Anlage nach der Erfindung auch als I-linlaueh-Tempericr- und Pumpenaggregat für Rühr- oder Mischbehälter zu verwenden, wenn das gemeinsame Gefäß durch einen solchen !Schalter gebildet wird. Auch kann z. U. einer in dem gemeinsamen Gefäß befindlichen zu schmelzenden Masse, wie vorstehend beschrieben. Wärme zugeführt und die geschmolzene Masse in verflüssigtem Zustand unter definierten Sirömungsvcrhältnisscn weiter befördert werden. Hierzu braucht nur die Umwälzpumpe 1 und die Rohrschlange des Krhilzcrsysicms als /, K in eine körnige oder pulverförmigc Masse cinUuichbares Kintauehaggrcgat ausgebildet zu sein.

Ferner besteht die Möglichkeit, die dargestellte Anlage mil oder ohne Kühlcrsystcm als Punip-Temperierzwischeiniaiion für zu temperierende Medien zu verwenden. Das über die Hin- und Auslaßstutzen 9, tO durch das gemeinsame Gefäß 4 geleitete Medium wird dabei in der angegebenen Weise temperiert und mit vorgegebener Temperatur weitcrgepumpl.

Auch kann ein in dem gemeinsamen Gefäß 4 befindliches Medium durch !'rhitz.cn mittels des Wärmeerzeugers 3, 6, 9, 10 in die dampfförmige Phase übergeleitet und die Anlage nach der Erfindung in dieser Weise als Dampferzeuger dienen. In ähnlicher Weise kann die Anlüge als Warmwasser- und Hcißwasscrcrzcuger und .schließlich auch als Speicherwärme-Erzeuger Verwendung finden, wenn die erzeugte Wärme an einen Wärmespeicher abgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

A"-

Patentansprüche:

I. Wärmeübertragungsanlage mn einem War· mccr/cuger und mit einer Tauchpumpe /um Zwangumlauf des flüssigen Wärmeträgers unler definierten Slrönuingsverhältnissen über einen an die Anlüge unsehließbaren Wärmeverbraucher sowie mit einem zugleich das .Sammelgefäß für den Wärmeträger und das Ausdehnungsgefäß der Anlage bildenden gemeinsamen Gefiiü. in dein die Tauchpumpe angeordnet ist. dadurch g c k e η η zeichnet, daß innerhalb des gemeinsamen Gefäße* (4) im unmittelbaren Anschluß an den Druckstutzen der Tauchpumpe (J) ein eine erhebliche Länge aufweisender Abschnitt (6) der zum Wärmeverbraucher führenden Vorlaufleitung angeordnet ist und im Bereich dieses Vorlaufabschnit tes innerhalb des gemeinsamen Gefäßes auch der Wiirmeerzeuger (3). wobei im Leiiungsstnmg des Wärmeträgers nur eine lösbare Verbindungsstelle (7) vorgesehen ist, die /wischen Tauchpumpe und Vorlaufabschnitt (6) angeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch I ills kombinierte Hei/Kühlanlage mil einem zusätzlichen Kühlersystem, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Gefäß (4) auch das Kühlersysiem (2, II, 12) angeordnet ist.
i. Anlage nach Anspruch I oder 2, bei der der Wärmeerzeuger zum Durchleiten des Wärmeträgers mehrere über eine erhebliche Lange zueinander parallel verlaufende gerade Rohrabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeuger (3, 6, 9, 10) mit elektrischen Heizelementen (3) in Form von Stäben versehen .'st, die jeweils in den parallelen Rohrabschnitten (6') unter Bclussung eines freien Durchströmquerschnittes eingesetzt sind.
4. Anlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlersystem (2, 11, 12) zum Durchleiten eines Kühlmittels rohrförmige Kühlmantel (2') aufweist, welche die parallel zueinander verlaufenden geraden Rohrabschnitt (6') umgeben.