DE3104071A1

DE3104071A1 - Heat exchanger for liquids

Info

Publication number: DE3104071A1
Application number: DE19813104071
Authority: DE
Inventors: Bernd 5630 Remscheid Sonje
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-09-09

Abstract

The invention relates to a heat exchanger for liquids. The object is to provide between two fluid media a heat exchanger of variable output which is easy to fit in conjunction with a simple design, and guarantees effective heat transfer between the fluids. In order to achieve this object, the essence of the invention is that the heat exchanger produced from plastic or metal consists of a channel block having juxtaposed channels, as well as of two covers which have an inlet and outlet for the liquids, there being provided in the inlet or outlet in each liquid path at least one cross-sectional constriction for the purpose of matching the resistance of the channels, which are situated parallel to one another in terms of flow. The technical advance hereby achieved is to be seen in that the channel member can easily be varied for the purpose of achieving different output stages, without the connections thereby having to be altered. The heat exchanger can be produced using the modular system.

Description

Ί U 4 U Υ ΊΊ U 4 U Υ Ί

Jon. Vaillant GmbH u. Co DE 864Jon. Vaillant GmbH u.Co DE 864

Q 5. UL Ü;Q 5. UL Ü;

Heat exchangers for liquids

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a heat exchanger for liquids according to the preamble of the main claim.

Solche Wärmetauscher werden recht vielfältig verwendet, beispielsweise in Umlaufwasserheizern zur Aufheizung von Gebrauchswasser im Durchlaufverfahren, bei Sonnenkollektoranlagen zum Aufheizen von Brauch- oder Speicherwasser durch das Fluid des Sonnenkollektors oder bei Wärmepumpen zum Beheizen des Umlaufwassers einer Heizungsanlage vom flüssigen Kältemittel.Such heat exchangers are used in quite a variety of ways, for example in circulation water heaters for heating up service water in a continuous process, in solar collector systems for Heating of domestic or storage water by the fluid of the solar collector or with heat pumps to heat the Circulating water of a heating system from the liquid refrigerant.

Ausgeführte Beispiele solcher Wärmetauscher bestehen häufig aus Kupfergehäusen, in deren Inneres eine Rohrschlange aus Kupfer eingebraucht ist, die das eine Fluid führt, während in dem Raum zwischen Kupfergehäuse und äußerem Mantel derExecuted examples of such heat exchangers often consist of copper housings with a coil inside Copper is consumed, which leads one fluid, while in the space between the copper housing and the outer jacket of the

Rohrschlange das zweite Fluid geführt ist. Kupfer als Rohrmaterial kommt aber für viele aggressive Medien nicht in Frage. Außerdem besteht hier der Nachteil,·daß die meisten Rohrverbindungen hartgelötet werden müssen, van einen erheblichen Arbeitsaufwand beinhaltet.The second fluid is routed to the coil. However, copper as a pipe material is out of the question for many aggressive media. There is also the disadvantage here, · that most pipe connections must be brazed van includes a considerable amount of work.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen in der Leistung variierbaren Wärmeaustauscher zwischen zwei Fluidmedien zu schaffen, der einfachen Aufbaus und Montage ist und einen guten Wärmeübergang zwischen den Medien gewährleistet.The present invention is therefore based on the object of a heat exchanger with variable performance between to create two fluid media, ease of construction and assembly and ensures good heat transfer between the media.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.The solution to this problem succeeds with the characterizing features of the main claim.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are apparent from the subclaims and the following description, which include an embodiment the invention explained in more detail.

Es zeigenShow it

Figur eins eine Querschnittsdarstellung des Wärmetauschers entlang einer Schnittlinie 1-1, die in der Figur zwei angegeben ist,FIG. One shows a cross-sectional illustration of the heat exchanger along a section line 1-1, which is shown in FIG the figure two is indicated,

Figur zwei eine Ansicht von oben auf den Deckel des Wärmetauschers von Figur eins undFigure two a view from above of the cover of the heat exchanger of Figure one and

3104U713104U71

-G--G-

Figur drei ein Detail der Rohrdichtung aus Figur eins.Figure three shows a detail of the pipe seal from Figure one.

In allen drei Figuren bedeuten gleiche .Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.In all three figures, the same reference symbols mean the same details.

Der Wärmetauscher gemäß Figur eins besteht im wesentlichen aus einem Kanalblock 1, der im wesentlichen Quaderform besitzt und aus Kunststoff in einem Teil gespritzt ist. Er weist in einer Ebene im Querschnitt ringförmige, gleich große Kanäle 2 auf. Die Kanäle 2 reichen von der einen Stirnseite 3 "bis zur anderen Stirnseite 4· Der Kanalblock ist symmetrisch zu seinen Mittelachsen ausgebildet.The heat exchanger according to FIG. One consists essentially of a channel block 1 which is essentially cuboid in shape and is molded from plastic in one part. It has channels of the same size, ring-shaped in cross section, in one plane 2 on. The channels 2 extend from one end face 3 "to the other end face 4. The channel block is symmetrical too formed its central axes.

Die Innenwand 5 jedes Kanals ist mit 3 Stegen 6 versehen,
die um 120 Grad gegeneinander versetzt sind und sich von der einen Stirnseite bis zu anderen in der Längserstreckung des Kanalblocks ausrichten. Die Kanäle haben Kreisquerschnitt.The inner wall 5 of each channel is provided with 3 webs 6,
which are offset from one another by 120 degrees and align themselves from one end face to the other in the longitudinal extension of the duct block. The channels have a circular cross-section.

Die auf beiden Stirnseiten 3 und 4 des Kanalblocks 1 aufgesetzten Deckelteile 7 und 8 sind identisch ausgebildet und stellen Kunststoffspritzteile dar. Sie weisen zwei nebeneinander liegende Zulaufkanäle_9 u^_J^_aujf_^jixe_jiii±—Abstufun—— _gen 1t versehen sind. Diese Abstufungen sind so gestaltet, daß sich der Querschnitt des Kanals 10 nach, jedem Abzweig
zu einem der Kanäle 2 verkleinert. Der Einlaß in den Kanal 10 ist durch einen Stutzen 12 gebildet, durch den das auf-The cover parts 7 and 8 placed on the two end faces 3 and 4 of the channel block 1 are identical and represent injection molded plastic parts. They have two adjacent inlet channels 9 u ^ _J ^ _aujf_ ^ jixe_jiii ± gradations. These gradations are designed so that the cross section of the channel 10 after each branch
reduced to one of the channels 2. The inlet into the channel 10 is formed by a nozzle 12 through which the

heizende Fluid einströmt. Der benachbarte Kanal 9 dient zur Abführung des aufgeheizten Fluids.heating fluid flows in. The adjacent channel 9 serves to discharge the heated fluid.

Aus der Schnittdarstellung des mittleren Kanals 2 in Figur eins ist zu ersehen, daß von dem Zulaufk;inal 10 ein Stichkanal 13 abzweigt, d.er stromauf der folgenden Abstufung 11 liegt. In diesen Stichkanal ist, vergleiche vergrößerte Detaildarstellung gemäß Figur drei, ein Anschlußstutzen 14 eines zu einer Wendel aufgerollten Kupferrohres 15 eingeschoben. Das andere Ende des Wendelrohres trägt gleichermaßen einen Anschlußstutzen 14, der in einen entsprechenden StichkanalFrom the sectional view of the central channel 2 in FIG One can see that from the inlet channel 10 a branch canal 13 branches off, i.e. upstream of the following gradation 11 lies. In this branch channel, compare the enlarged detailed illustration according to FIG. Three, a connecting piece 14 is one inserted into a coil of rolled up copper tube 15. The other end of the helical tube also carries one Connection piece 14, which is in a corresponding branch channel

13 im anderen Deckel einmündet. Beide Deckel 7 und 8 sind identisch ausgebildet. Das Ende des Stichkanals 13 im Deckel 8, vergleiche Darstellung gemäß Figur drei, ist mit drei Stufen 16 und 18 versehen, die sich im Durchmesser des zylindrischen Stichkanals 13 erweitern. Die Stufe 16 dient als Anschlag für den Stutzen 14· Zwischen den Stufen 17 und 18 sind 2 O-Ringe 19 unter Zwischenschaltung eines im Außendurchmesser kleineren und im Innendurchmesser größeren Distanzstücks 20 eingeschoben. Somit herrscht Spiel am Außen- und Innendurchmesser des Distanzstücks einerseits zur Innenwandung des Stichkanals.13 zwischen den Stufen 17 und 18 und andererseits an der Außenwandung des Anschlußstutzens 14· Die Kombination der drei Ringe 19 und 20 ist durch einen Sperring 22 gesichert, der an die Stufe 18 anschlägt. Der Sperring ist in seinem Innendurchmesser konisch gehalten, damit der Stutzen13 opens into the other cover. Both covers 7 and 8 are of identical design. The end of the branch channel 13 in the lid 8, compare illustration according to Figure three, is provided with three steps 16 and 18, which are in the diameter of the cylindrical Expand branch channel 13. The step 16 serves as a stop for the nozzle 14 between the steps 17 and 18 are 2 O-rings 19 with the interposition of one in the outer diameter smaller and larger in the inner diameter spacer 20 inserted. Thus there is play on the outside and inside diameter of the spacer on the one hand to the inner wall of the branch channel 13 between the steps 17 and 18 and on the other hand on the outer wall of the connecting piece 14 · The combination of the three rings 19 and 20 is achieved by a locking ring 22 secured, which strikes the step 18. The locking ring is tapered in its inner diameter so that the nozzle

14 leicht eingeführt werden kann.14 can be inserted easily.

- if j ::- if j ::

Der Kanal 9 ist somit rait den drei in den Kanälen 2 angeordneten Rohren 15 verbunden, die Rohre sind hydraulisch parallel geschaltet. Der Kanal 10 ist über jeweils senkrecht verlaufende Abknickkanäle 23 mit den Innenräumen der Rohre 2 verbunden. Diese Innenräume, die praktisch begrenzt werden von der Innenwand der Kanäle 2 und den Außenmänteln der Rohre 15, liegen ebenfalls alle parallel. Der Kanal 9 mündet in einen Anschlußstutzen 24, an dem das aufgeheizte Fluid entnehmbar ist.The channel 9 is thus equal to the three arranged in the channels 2 Pipes 15 connected, the pipes are hydraulically connected in parallel. The channel 10 is each vertically extending Kink channels 23 are connected to the interiors of the tubes 2. These interior spaces that are practically limited by the interior wall of the channels 2 and the outer sheaths of the tubes 15 are also all parallel. The channel 9 opens into a connecting piece 24, from which the heated fluid can be removed.

Durch die den Stirnseiten 3 und 4 des Kanalblocks zugewandten Seiten der Deckel ragen somit die drei Stichkanäle 13 sowie die drei Abknickkanäle 23, die jeweils' zu den Zulaufkanälen 9 und 10 gehören. Weiterhin sind an diesen Seiten der Deckel ringförmige Zapfen 24 vorgesehen, die als Führungszapfen für Distanzrohre 25 dienen· Die Distanzrohre durchgreifen die Rohre 15, so daß für das eine Fluid nur ein Zwischenraum zwischen dem Außenmantel des Distanzrohres und dem Innenmantel des Kanals 2 -übrigbleibt. Der Außenmantel 26 der Distanzrohre 25 ist, vergleiche Figur zwei, mit drei regelmäßig verteilten Stegerhebungen 27 versehen, die sich gegen die Innenwandung der Wendel des Rohres 15 anlehnt.The three branch channels 13 as well as protrude through the sides of the cover facing the end faces 3 and 4 of the channel block the three kink channels 23 which each belong to the inlet channels 9 and 10. The lid is also on these sides ring-shaped pins 24 are provided, which serve as guide pins for spacer tubes 25 · The spacer tubes reach through the Tubes 15, so that only a space between the outer jacket of the spacer tube and the inner jacket for one fluid of channel 2 remains. The outer jacket 26 of the spacer tubes 25 is, compare Figure two, with three regularly distributed Provided web elevations 27 which lean against the inner wall of the helix of the tube 15.

Die Montage des gesamten Wärmetauschers geschieht wie folgt: Der untere Deckel 8 wird in eine Montagevorrichtung eingespannt, so daß die dem Kanalblock 1 zugewandte Seite nach oben ragt. Anschließend werden drei Üistanzrohre 25 auf die Führungszapfen 24 im Bereich dieser Seite des Deckels 8 aufgestellt. Sodann werden drei der aus Kupfer hergestelltenThe entire heat exchanger is assembled as follows: The lower cover 8 is clamped in a mounting device, so that the side facing the channel block 1 to protrudes above. Then three distance tubes 25 are placed on the guide pins 24 in the area of this side of the cover 8. Then three of them are made of copper

Wendelrohre 15 genommen und in die Stichkanäle 13 eingesteckt, bis das Rohrende gegen die Stufe 16 anschlägt. Sodann wird der Kanalblock 1 aufgestellt, der gegebenenfalls auch über Führungsstücke oder Zapfen an der aufwärts gerichteten Fläche des Bodens abgeführt ist. Schließlich wird der obere Deckel 7 aufgesetzt. Anschließend werden beide Deckel mit dem Kanalblock 1 über Schrauben 28 verschraubt.Helical tubes 15 taken and inserted into the branch channels 13, until the end of the pipe hits the step 16. Then the channel block 1 is set up, which may also have Guide pieces or pegs is discharged on the upwardly facing surface of the floor. Finally the top lid 7 put on. The two covers are then screwed to the duct block 1 using screws 28.

Claims

Joh.Vaillant GmbH and Cb DE 864

05.02. 8105.02. 81

Expectations

Heat exchanger for liquids with a tube guided in a housing for one liquid, characterized in that the heat exchanger made of plastic or metal a channel block (1) with adjacent channels (2) and two covers (7, 8), which each have an inlet and outlet (9, 10) for the liquids, with the inlet or outlet in each liquid path at least one cross-sectional constriction (11) for adjusting the resistance of the flow channels lying parallel to one another are provided.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that

net that the tube (15) in the form of a copper tube helix is mounted in the channel (2), the channel inner wall (5) having a web in its longitudinal extension (6).

Heat exchanger according to Claim 1 or 2, characterized in that the interior of the coiled tubing (15) is filled with a spacer tube (25), the outer jacket (26) of which extends in the longitudinal direction of the Tube has a web (27), the helix resting against the web.

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the coiled tube (15) at its end connection piece (14), which via plug connections in branch channels (13) of both Bottoms (7, 8) are held.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plug connection as in an extension of the branch channel (13) stored combination of two O-rings (19) with an intermediate one Spacer ring (20) is formed.

Heat exchanger according to claim 5> characterized in that that the spacer is smaller in its outer diameter and larger in its inner diameter than the adjacent wall in the lid or

wise the outer diameter det: connecting piece is held and that the widening of the branch channel (13) is guided to the outside via a bore (28) is.

7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the combination of two O-rings (19) with the spacer ring (20) through a clamping retaining ring (21) is held in the extension of the branch channel 13.