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"Rohrwärmetauscher"
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Die Erfindung betrifft einen Rohrwärmetauscher, insbesondere zum Einsatz
in mit einem Wärmeträger-Fluid füllbaren Behälter, mit flexiblen, gewundenen Rohren
für ein zweites Wärmeträger-Fluid, die im Abstand voneinander angeordnet und durch
zusa mmenhängende Längenbereiche einer biegsamen Rohrschlange gebildet sind, wobei
die Lage der Längenbereiche zueinander durch starre, stangenartige, parallel zueinander
und senkrecht zur Aufrollrichtung der Rohrschlange angeordnete Haltemittel oder
in Aufrollrichtung der Rohrschlange verlaufende Bänder festgelegt ist.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind die Rohre der Rohrschlange
zwischen Doppelbänder festgehalten, die in bestimmten Abständen miteinander verbunden
sind, wobei die Verbindung durch Schweißungen oder Klebungen hergestellt sind.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zwar die Rohrschlange in einer
bestimmten Konfiguration festgehalten, jedoch ist diese Konfiguration fest vorgegeben
und die Vorrichtung läßt sich nicht an beliebige Anwendungsbedingungen anpassen.
Darüber hinaus ist die bekannten Vorrichtung eine ebene Konfiguration die eine relativ
geringe Wärmetauscheroberfläche bietet.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Wärmotaus(-ller
der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß in einfacher Weise ein räumlicher
Wärmetauschkörper gebildet werden kann, wobei die Länge der Rohrschlange sowie die
Anordllung der einzelnen Abschnitte beliebig wählbar ist und die Rohrschlangenoberflächen
in radialen und axialen Durchströmungsrichtungen des Wärmetauschers derart versetzt
sind, daß die Abschnitte nicht oder nur in geringem Maße im Strömungsschatten der
benachbarten Abschnitte liegen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelost,
daß die Hältemittel aus sich diagonal kreuzenden Trägerkreuzstreben mit daran angeordneten,
parallel verlaufenden Trägerlängsschienen gebildet sind, daß die Rohrschlange auf
den Trägerkreuzstreben und Trägerlängsschienen spiralförmig wendelartig und vertikal
aufeinanderfolgend befestigt ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Halteelemente als Trägerrahmengestell
ergibt sich die Möglichkeit innerhalb bestimmter Grenzen eine entsprechende Länge
eines Wärmertauscherrohres auf dem Trägergestell anzubringen, indem die Steigung
der Spiralen entsprechend gewählt wird. Da die Rohrschlange spiralförmig in mehreren
radialen Schichten angebracht werden kann, kann durch Wahl der Anzahl der Schichten
die Dichte der Rohrschlangenabschnitte innerhalb des Trägergestells variiert werden.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die
Rohrschlange von unten innen beginnend spiralföl mig angebracht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dabei ohrschlangen
ab schnitte scheibenartig spiralförmig angeordnet.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Rohrschlangenabschnitte in in
der Vertikalen aufeinanderfolgenden horizontalen Scheiben spiralförmig angeordnet
sind.
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Die Ausbildung kann somit derart getroffen werden, daß die innerste
Wicklung als Spirale von unten nach oben verläuft, während die nächste Wicklung
den nächsten mantel artigen Teil der Rohrschlange bildet bis die Ictzte Windung
der Spirale den äußersten Mantelabschnitt darstellt.
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Die Ausbildung kann jedoch auch derart getroffen werden, daß in jeder
Höhenlage eine Spirale verläuft und die ebenen Spiralen durch kurze Verbindungsstücke
untereinander verbunden sind.
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Bei dem letztbeschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit,
in den, in der Vertikalen aufeinanderfolgenden, Rohrschlangenscheiben die Rohrschlangenabschnitte
abwechselnd von innen nach außen bzw. von außen nach innen spiralförmig verlaufen
zu lassen.
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Die verschiedenen erfindungsgemäßen Anordnungen und Ausbildungen der
Rohrschlangenspirale bzw. Rohrschlangenabschnitte lassen sich nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung in'besonders einfacher Weise dadurch realisieren, daß die
Trägerkreuzstreben und Trägerlängsschienen aus Lochprofilen gebil- 2 r'V det sind
und daß die Rohrschlange bzw. die Rohrschlangenabschnitte mittels in den Lochprofilen
befestigten Kunststoffklemmen gehalten sind. Dabei können die Klemmen beispielsweise
in den Löchern verschraubt oder in das jeweilige Profil eingeschoben sein.
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Für den Fall, daß der erfindungsgemäße Wärmetauscher an verschiedene
Wärmeträger-Fluid-Kreisläufe angeschlossen werden soll, ist es vorteilhaft, wenn
die Rohrschlange in einzelne Rohrschlangenabschnitte aufgeteilt ist und jeder Rohrschlangenabschnitt
mit einem Verteiler verbunden ist, derart, daß die Rohrschlangenabschnitte in beliebig
gewünscher Länge zu einer vorgegebenen Gesamt-Rohrschiangenlänge vereinbar sind.
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Der Wärmeaustausch zwischen den beiden Wärmeträger-Fluiden, nämlich
innerhalb der Rohrschlange und im Behälter wird, auch bei relativ dichter Packung
der Rohrschlangenabschnitte dadadurch wesentlich verbessert, daß als flexibles Rohr
ein gewelltes bzw. geripptes Rohr vorgesehen ist.
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In besonders vorteilhafter Weise ist die Rohrschlange aus Kunststoffrohr
gebildet.
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Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher kann beispielsweise in Verbindung
mit einer Solar-Wärmeeinrichtung Verwendung finden, wobei die Rohrschlange beispielsweise
an eine Wärmepumpe angeschlossen ist und der Behälter mit seinem Wärmeträger-Fluid
als Wärm-espeicher dient.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand
der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei
zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht zur Erläuierung der spiralar tigen Anordnung einer
Rohrschlage eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, Fig. 2 in Draufsicht das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 in Richtung der Schnittlinie 11-11 gesehen, Fig. 3 ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel der Rohrschlangenanordnung, und Fig. 4 einen Abschnitt eines
besonders vorteilhaften Rohres für die Rohrschlange.
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Der erfindungsgemäße Wärmetauscher bestcht aus einem Traggerüst, welches
aus sich etwa diagonal kreuzenden Trägerkreuzstreben 1 und 2 und daran etwa senkrecht
parallel zueinander verlaufenden Trägerlängsschienen 3, 4, 5 und 6 gebildet ist.
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In zweckmäßiger Weise sind die Trägerkreuzstreben 1, 2 und die Trägerlängsschienen
3, 4, 5 und 6 aus sogenannten Lochprofilen gebildet, die entweder in Bandform oder
in U-Profil-Form verwendet werden können. Die Art der Verbindung der Trägerkreuzstreben
1, 2 und der Trägerlängsschienen 3, 4, 5, 6 ist an sich beliebig und nicht Gegenstand
der Erfindung.
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An diesem Trägergestell ist eine Wärmetauscher-Rohrschlange 7 befestigt.
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Die Rohrschlange 7 kann dabei in verschiedenen Konfigurationen an
den Trägerkreuzstreben 1, 2 und den Trägerlängsschienen 3, 4, 5, 6 befestigt sein.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beginnt die Rohrschlange 7 in der Nähe
des Kreuzungspunktes der Trägerkreuzstreben 1 und 2 und verläuft dann spiralförmig
von unten nach oben. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Rohrschlange 7
zun;åchst in einer inneren Sp:jrale mit kleinem Radius, die von unten nach oben
verläuft, ausgebildet, wobei die Spirale im oberen Bereich unter Übergang in einen
größeren Radius in eine zweite Spirale übergeht, die von oben nach unten verläuft.
Die Spirale kann mehrarmig sein bis zu einer äußeren Windung, die den Abschluß des
Wärmetauschers bildet.
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Die Ausbildung kann aber auch derart getroffen sein, daß die Rohrschlange
7 von einer Ebene zur anderen ihren Radius ändert und eine ineinander geschachtelte
Spirale bildet.
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In noch weiterer Ausgestaltung ist es möglich, die Rohrschlange 7
in einer-Ebene spiralig zu befestigen und am inneren oder äußeren Ende der Spirale
durch vertikal verlaufende Übergangsstücke in die nächste vertikale Spirale überzugehen.
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Eine Verbindung dieser Scheiben ist auch in der Form möglich, daß
die Rohrschlange 7 endlos von einer Ebene zur anderen weitergeführt ist. In diesem
Fall wird ein Trägergestell verwendet, welches ebenfalls aus Trägerkreuzstreben
und Trägerlängsschienen besteht, wobei dieses System gemäß dem Ausführungsbeispiel
Fig. 1 oder 2 zusammengehalten wird, nämlich durch vertikal verlaufende Profilschienen.
Auf diese Weise kann ein Wärmetauscher hergestellt werden, der in verschiedenen
Ebenen verschiedene Rohrschlangenabschnitte 8 beinhaltet, oder
aber
zu dem einzigen Wärmetauschersystem vereinigt ist. Die Art des Aufbaus kann dann
den jeweiligen Anforderungen entsprechend angepaßt sein.
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In Fig. 2 sind die einzelne Spiralenabschnitte als Rohrschlangenabschnitte
- 8-i, 8", -8"' gekennzeichnet.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt,
wobei Rohrscheiben 9, 10 gebildet sind, bei denen jeweils Rohrschlangenabschnitte
8' bzw. 8" entweder von innen nach außen (Rohrscheibe 9) verlaufend befestigt sind
oder (Rohrscheibe 10) von außen nach innen. Ein Gesamt-Wärmetauscher kann dabei
derart ausgebildet sein, daß abwechselnd Rohrscheiben 9, 10 in vertikaler Richtung
aufeinanderfolgen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere gleichartige Scheiben aufeinanderfolgend
anzuordnen oder einen Wärmetauscher ausschließlich aus einer Art von Scheiben 9
oder 10 aufzubauen.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, die Rohrschlange 7 eines Wärmetauschers
in einzelne Rohrstangenabschnitte 8', 8", 8"' aufzuteilen, beispielsweise je einen
Spiral-Zylinder mit gleichem Radius und die einZelnen Rohrschlangenabschnitte an
einen Verteiler 13 (Fig. 2) zu führen. Dadurch ist es möglich, einen erfindungsgemäßen
Wärmetauscher für zwei oder drei Kreisläufe verschiedener Wärmeträger-Fluide zu
verwenden.
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Die Befestigung der Rohrschlange 7 an den Trägerkreuzstreben 1, 2
bzw. Trägerlängsschienen 3, 4, 5, 6 erfolgt in einfacher Weise mit Kunststoffschellen
oder Klammern, wie sie beispielsweise zur Befestigung von Kabeln Verwendung finden.
Die entsprechenden Kunststoffklammern 12 werden dazu in Löcher 11 der Lochprofile
des Trägerkreuzes befestigt. Durch diese Befestigung ist es in einfacher Weise ermöglicht,
die Steigung der
Rohrspirale, die Anzahl der ineinander geschachtelten
Spiralen usw. frei zu wählen und die Rohrschlangenabschnitte 8', 8", 8"' nach Bedarf
zu bilden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Rohrschlange 7 aus einem gewellten
oder gerippten Kunststoffrohr 14 besteht, von dem in Fig. 4 ein kurzer Abschnitt
perspektivisch --dargestellt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele
und Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.
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Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann auch in belüfteter Umgebung
eingesetzt werden, wobei das die Rohrschlangen 7 bzw. Rohrschlangenabschnitte 8
umströmende Wärmeträger-Fluid I.uft oder Gas ist. Im Inneren des Wärmetauschers
strömt jedoch auf jeden Fall ein flüssiges Wärmetauscher-Fluid. Beispielsweise kann
beim Einsatz des Wärmetauschers im Freien zur Umluftbewegung die Sonneneinstrahlung
ausgenutzt werden. Die Erfindung umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und
Weiterbildungen sowie Teil- oder Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten
Merkmale und Maßnahmen.
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1 Trägerkreuzstrebe 41 2 Trägerkreuzstrebe 42 3 Trägerlängsschiene
43 4 Trägerlängsschiene 44 5 Trägerlängsschiene 45 6 Trägerlängsschiene 46 7 Rohrschlange
47 8 '.8°', 8"' Rohrschlangenabschnitt 48 9 Rohrscheibe 49 lo Rohrscheibe So 11
Lccher in 1, 2 bzw. 3 - 6 51 12 Kur ststoffschelle 52 13 Verteiler - 53 14 Rippenrohr
54 15 55 16 56 17 57 18 58 19 59 20 60 21 61 22 62 23 63 24 64 25 65 26 66 27 67
28 68 29 69 30 70 31 71 32 72 33 73 34 74 35 75 36 76 37 77 38 78 39 79 4° 80 Bezugszeichenliste