DE29608683U1

DE29608683U1 - Wärmetauscher

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Publication number: DE29608683U1
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Authority: DE
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2006-05-15

Description

(17 613) Wärmetauscher

Die Neuerung betrifft einen Wärmetauscher mit mehreren sich benachbart in einem Gehäuse zueinander erstreckenden, separate Zu- und Abströmanschlüsse aufweisenden Durchströmkanälen für mindestens zwei temperaturunterschiedliche, fluide Medien, insbesondere Heizwasser und Brauchwasser.

Wärmetauscher der genannten Art sind allgemein bekannt und in den unterschiedlichsten Ausführungsformen in Benutzung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Grundsätzlich werden dabei zwei temperaturunterschiedliche Medien längs einer die Wärmeübertragung vermittelnden Wand geführt, wofür die unterschiedlichsten konstruktiven Möglichkeiten bestehen, angefangen bspw. beim hier unmittelbar interessierenden Anwendungsbereich der Brauchwassererwärmung, wobei in der Regel das Heizmedium durch eine Rohrwendel, angeordnet in einem Brauchwasserspeicher, geführt wird (Speicherprinzip) oder umgekehrt (Durchlaufprinzip), und aufgehört bei spiralförmig gewickelten Taschen, die der Abstandshalterung zwischen den Wickelgängen bedürfen und einen relativ großen, freien Innenraum erfordern, da solche Taschen nicht beliebig eng gewickelt werden können.

Außerdem muß bei solchen gewickelten Taschen durch Zusatzmaßnahmen für ausreichende Druckstabilität gesorgt werden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom einleitend angeführten Grundprinzip, einen Wärmetauscher zu schaffen, der bei kompakten, d.h. wenig Raum beanspruchenden engen Abmessungen vergleichsweise lange Strömungswege bietet, der ohne Sondermaßnahmen in sich druckstabil ist und keiner Abstandshalter zwischen den Durchströmkanälen bedarf, und zwar verbunden mit der Möglichkeit, die Durchströmkanäle ohne Veränderung der äußeren Abmessungen mehrfach aufgliedern zu können.

Diese Aufgabe ist mit einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art nach der Neuerung dadurch gelöst, daß im Gehäuse um einen Kern die die mindestens zwei Durchströmkanäle begrenzenden Wände in Form von Schneckengängen ausgebildet sind, wobei die Zu- und Abströmkanäle einzeln von allen Durchströmkanälen abgehend ausgebildet sind oder einen Sammler der jeweils anderen Durchströmkanäle durchgreifen und in einen weiteren Sammler einmünden.

Soweit bekannt, sind Schneckengänge bislang nur zu Förderzwecken bspw. bei vielen Arten von Extrudern, aber auch bei Spezialzentrifugen, Erdbohrern und Landwirtschaftsspezialmaschinen zur oberflächigen Erdverteilung und -Zerkleinerung verwendet worden, wobei die Schnecken

allerdings gedreht werden müssen. Wieso man Schnecken, die ja in bezug auf ihre axiale Länge je nach Steigung eine wesentlich längere MantellinienerStreckung haben, soweit bekannt, noch nicht als stationäre Elemente innerhalb eines Gehäuses zur Ausbildung von Durchströmkanälen für mindestens zwei fluide Medien ausgenutzt hat, hat vermutlich seinen Grund in der vermeintlich schwierigen Herstellbarkeit insofern, als der bzw. die die Durchströmkanäle begrenzenden Wände (Schneckengänge) sowohl innen als auch außen einerseits mit dem Kern als auch dem Gehäuse dicht verbunden werden müssen. Wie sich gezeigt hat, ist dies aber machbar.

Bei allerdings etwas komplizierterer Kerngestaltung kann hierfür sogar eine gießtechnische Herstellung in Betracht gezogen werden. Schweißtechnisch kann man bspw. so vorgehen, daß offene, ringförmige Blechzuschnitte für jeden Gang nacheinander und jeweils auf Ganghöhe gespreizt zwischen Kern und Gehäusemantel eingesetzt und verschweißt werden. Einfacher und insoweit vorteilhafter ist jedoch eine Ausbildung dahingehend, daß der eine oder die das eine fluide Medium führende/n Schneckengang/gänge außen mit einem entsprechend gewendelten, sich in einer entsprechenden zylindrischen Fläche erstreckenden Blechstreifen zugeschweißt und die Gesamtschnecke im Gehäuse eingepaßt angeordnet ist.

Praktikabel ist auch eine Weiterbildung, bei der die Schneckengänge aus einem gewendelten, im Querschnitt u-

förmig profilierten Blechstreifen gebildet sind, dessen beiden Schenkelendränder mit dem Kern verbunden sind und die Gesamtschnecke im Gehäuse eingepaßt angeordnet ist oder bei der unter Bezug auf die erstgenannte Weiterbildungsform die Schneckengänge aus einem gewendelten, im Querschnitt u-förmig profilierten Blechstreifen gebildet sind, der mit seinem Basissteg am Kern zumindest anliegend angeordnet ist.

Der neuartige Wärmetauscher und weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 im Schnitt das Bauprinzip des Wärmetauschers mit jeweils einem Durchströmkanal für zwei temperaturunterschiedliche fluide Medien;

Fig. 2 den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Wärmetauscher gemäß Fig. 1, aber mit jeweils acht Durchströmkanälen für zwei temperaturunterschiedliche fluide Medien;

Fig. 4 eine Draufsichtsdarstellung gemäß Fig. 2, aber für die Ausführungsform gemäß Fig. 3;

Fig. 5 in Seitenansicht eine bauliche Einzelheit;

Fig. 6,7 im Schnitt besondere Ausführungsformen von Schneckengängen;

Fig. 8 stark schematisiert den WT im Schnitt mit sich von Gang zu Gang ändernder Steigung;

FIg.9.10 Schaltungs- und Durchströmprinzipien des WT und Fig. 11 ein Anschlußende des Wärmetauschers.

Der Wärmetauscher, nachfolgend kurz mit WT bezeichnet, besteht, wie bisher auch schon, aus mehreren, sich benachbart in einem Gehäuse 1 zueinander erstreckenden, separate Zu- und Abströmanschlüsse 2, 3 aufweisenden Durchströmkanälen 4, 4' für mindestens zwei temperaturunterschiedliche, fluide Medien, und zwar insbesondere für Heizwasser und Brauchwasser.

Unter Bezug auf Fig. 1 bis 4 und 9, 10 ist demgegenüber für den WT wesentlich, daß im Gehäuse 1 um einen Kern 5 die die mindestens zwei Durchströmkanäle 4, 4' begrenzenden Wände 6 in Form von Schneckengängen ausgebildet sind, wobei die Zu- und Abströmkanäle 2, 3 einzeln von allen Durchströmkanälen 4, 4' abgehend ausgebildet sind oder einen Sammler 7 der jeweils anderen Durchströmkanäle 4, 4' durchgreifen und in einen weiteren Sammler 7' einmünden.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 1, 2 ist für jedes der beiden fluiden Medien ein Durchströmkanal 4, 4' vorgesehen, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Wände 6 so angeordnet sind, daß ihre Distanz D, D' unterschiedlich sind, d.h., der Durchströmkanal 4 für das bspw. temperaturhöhere fluide Medium hat einen kleineren

Querschnitt als der Durchströmkanal 4' für das andere aufzuwärmende Medium. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, 4 sind bei wesentlich geringerer Steigung im Gehäuse 1 um den Kern 5 für jedes der beiden fluiden Medien insgesamt acht Durchströmkanäle/die gleiche Querschnittsgröße haben. Wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, hat dabei jeder Schneckengang, und das gilt für jedes Anschlußende des WT, separate Zu- und Abströmanschlüsse 2, 3, die an gestrichelt dargestellte Sammler 7, 7¹ angeschlossen sind. / vorgesehen, die

Mit Rücksicht auf eine möglichst zweckmäßige Herstellung ist/sind der eine oder die das eine fluide Medium führende/n Schneckengang/gänge außen mit einem entsprechend gewendelten, sich in einer entsprechenden zylindrischen Fläche F erstreckenden Blechstreifen 8 zugeschweißt, und die Gesamtschnecke GS ist im Gehäuse 1 eingepaßt angeordnet. Bezüglich des Blechstreifens bzw. der Blechstreifen 8 wird auf Fig. 5 verwiesen und auf den unteren Teil der Fig. 3, in dem die Blechstreifen 8 schraffiert dargestellt sind. Bei dieser Ausführungsform werden zunächst insgesamt, um bei diesem Ausführungsbeispiel zu bleiben, insgesamt sechzehn entsprechend breite Blechstreifen mit einer entsprechenden Hilfseinrichtung zu schneckenförmig gewendelten Gängen verformt, auf den Kern aufgeschoben und mit diesem verschweißt, was möglich ist, da von außen zugänglich. Nunmehr werden außen, jeweils unter übersprung des nächsten Ganges die Blechstreifen 8 (Fig. 5) angebracht und mit den Außenrändern der die Wände der

Durchströmkanäle 4, 4' bildenden Blechstreifen verschweißt. Damit liegen schon einmal in sich geschlossene Durchströmkanäle 4 (siehe Fig. 3) vor, zwischen denen sich die noch nach außen offenen Durchströmkanäle4'erstrecken. Schiebt man nun diesen ganzen Schneckenkörper in das zylindrische Gehäuse 1 ein, bzw. ummantelt diesen (auch Aufschrumpfen ist möglich), so werden damit automatisch auch die anderen Durchströmkanäle 4' geschlossen.

Ohne aufzuschweißende Blechstreifen 8 kommt man mit einer Aus führungs form gemäß Fig. 6 aus, bei der die Schneckengänge aus einem gewendelten, im Querschnitt u-förmig profilierten Blechstreifen 9 gebildet sind, dessen beiden Schenkelendränder 9' mit dem Kern 5 verbunden sind und die Gesamtschnecke GS im Gehäuse 1 eingepaßt angeordnet ist.

Bei der Aus führungs form nach Fig. 7 sind die Schneckengänge ebenfalls aus einem gewendelten, im Querschnitt uförmig profilierten Blechstreifen 9 gebildet, der aber mit seinem Basissteg 9" am Kern 5 zumindest anliegend angeordnet ist. Hierbei ist also eine Verschweißung am Kern 5 entbehrlich, wobei lediglich zum Schließen der Durchströmkanäle 4 der bzw. die Blechstreifen 8, wie vorbeschrieben, anzubringen sind und das Ganze im Gehäuse 1 anzuordnen bzw. in dieses einzubringen ist.

Das stark schematisierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 verdeutlicht nur die Möglichkeit unterschiedlicher, d.h.,

von einem zum anderen Ende des WT zu- bzw. abnehmender Bemessung der Steigung S, und die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 9, 10 stellen mögliche Durchströmprinzipien dar, d.h., bei Fig. 9 handelt es sich um einen Gegenströmer und bei Fig. 10 um einen Gleichströmer.

Was nun die Anschlußenden des WT betrifft, so wird dazu auf die vereinfachte Darstellung in Fig. 11 verwiesen^ und zwar in Verbindung mit Fig. 2 und 4. Hierbei sind die Sammler 7, 7' in Form von Kammern über bzw. unter den Enden der hier nicht dargestellten Schneckengänge angeordnet. Für die Verbindung des Durchströmkanales 4 mit dem Sammler 7 ist im Sammler 7¹ ein Überströmkanal 7" angeordnet, während die Ausmündung 4" des Durchströmkanales 4¹ gegen den Sammler 7' offen ist. Ist die Gesamtschnecke GS mehrgängig ausgebildet, so mündet davon die halbe Anzahl offen im Sammler 7' aus, während für die anderen Gänge bzw. Durchströmkanäle 4 an eine entsprechende Anzahl Überströmkanäle 7" angeschlossen sind. Bei Mehrgängigkeit der Gesamtschnecke und entsprechender Anschlußgestaltung wäre es im übrigen auch möglich, mehr als zwei fluide Medien durch den WT zu leiten.

Möglich und insbesondere vorteilhaft hinsichtlich einer rationellen Fertigung sind auch Ausführungsformen dahingehend, daß jeweils zwei schneckenförmig gewendelte Wände 6 innen und außen mit entsprechend gewandelten Blechstreifen 8 gemäß Fig. 5 völlig unabhängig vom Kern 5 verschlossen und dann einfach als Söhneckenhohlkörper zwi-

&diams; ·»

sehen Kern 5 und Gehäuse 1 eingeschoben werden. Statt der Blechstreifen 8 könnten auch die Ränder der die Wände 6 bildenden Blechstreifen von Blech zu Blech entgegengesetzt abgekröpft werden, wobei dann für einen ganzen Schneckenhohlkörper nur noch eine innere und äußere schraubenlinienförmige Schweißnaht längs der Abkröpfungsstoßränder zu legen ist. Dies kann auch für mehrgängige Gesamtschnecken in Betracht gezogen werden, da sich dieeinzelnen Schneckenhohlkörper dieser Art ohne weiteres "zusammenschrauben" lassen/ um dann wiederum als Ganzes zwischen Kern 5 und Gehäuse 1 eingeschoben zu werden. Diese vorteilhaften AusführungsBtöglichkeiten sind nicht besonders dargestellt, da ohne weiteres vorstellbar.

Claims

(17 613) Schutzansprüche:

1. Wärmetauscher mit mehreren sich benachbart in einem Gehäuse (1) zueinander erstreckenden, separate Zu- und Abströmanschlüsse (2, 3) aufweisenden Durchströmkanälen (4, 4') für mindestens zwei temperaturunterschiedliche, fluide Medien, insbesondere Heizwasser und Brauchwasser,

dadurch gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (1) um einen Kern (5) die die mindestens zwei Durchströmkanäle (4, 4') begrenzenden Wände (6) in Form von Schneckengängen ausgebildet sind, wobei die Zu- und Abströmkanäle (2, 3) einzeln von allen Durchströmkanälen (4, 4') abgehend ausgebildet sind oder einen Sammler (7) der jeweils anderen Durchströmkanäle (4, 4') durchgreifen und in einen weiteren Sammler (7') einmünden.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der eine oder die das eine fluide Medium führende/n Schneckengang/gänge außen mit einem entsprechend gewendelten, sich in einer entsprechenden zylindrischen Fläche (F) erstreckenden Blechstreifen (8) zugeschweißt und die Gesamt schnecke (GS) im Gehäuse (1) eingepaßt angeordnet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schneckengänge aus einem gewendelten, im Querschnitt u-förmig profilierten Blechstreifen (9) gebildet sind, dessen beiden Schenkelendränder {9') mit dem Kern (5) verbunden sind und die Gesamtschnecke (GS) im Gehäuse (1) eingepaßt angeordnet ist.

4. Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schneckengänge aus einem gewendelten, im Querschnitt u-förmig profilierten Blechstreifen (9) gebildet sind, der mit seinem Basissteg (9") am Kern {5) zumindest anliegend angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens der Schneckenteil mit seinem Kern (5) und der den Schneckenteil begrenzende Teil des Gehäuses (1) aus Gußmetall gebildet sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die die Durchströmkanäle (4, 4') begrenzenden Wände (6) des einen Ganges zueinander eine geringere Distanz (D) haben als die des anderen Ganges.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steigung (S) der Schneckengänge von einem zum anderen Ende des WT hin größer werdend bemessen sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Schneckengang für eines der fluiden Medien als in sich geschlossener Schnecken« hohlkörper zwischen Kern (5) und Gehäuse (1) eingepaßt angeordnet ist.