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Wärmetauscher
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher.
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Es sind Wärmetauscher bekannt mit einem von dem einen Tauschermedium
durchströmten zylindrischen Gehause und mit einem in dem Gehäuse aufgenommenen,
aus von dem anderen Tauschermedium durchströmten Rohren gebildeten Tauscherelement.
Bei diesen bekannten Wärmetauschem besteht das in dem zylindrischen Gehäuse angeordnete
Tauscherelement aus einer Mehrzahl von parallelen, zu einem Bündel zusammengefaßten
Rohren, die sich in Achsrichtung durch das zylindrische Gehäuse unter Abstandsbildung
erstrecken. Als Rohre können starre Kunststoffrohre Anwendung finden. Die beiderseitigen
offenen Enden des Rohrbündels sind dichtend in die die Stirnseiten des Gehäuses
bildenden Stutzen aufgenommen, durch die das eine Medium durch die Rohre des Tauscherelementes
hindurchgeleitet wird.
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FUr das andere, das Gehäuse durchstrdmende Medium sind am Gehäuseumfang
zwei diagonal gegenüberliegende dem Zulauf und dem Ablauf des Mediums dienende Stutzen
vorgesehen. Das Rohrbündel kann hierbei mit Leitelementen ausgestattet sein, durch
die der Weg des das Gehäuse diagonal durchströmenden Mediums verlängert wird, um
den Tauschereffekt zu vergrößern (DE-PS 20 12 883).
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Es ist weiterhin bekannt, Rohrbündel auch aus flexiblen dünnen Kunststoffschläuchen
zu bilden, die mit ihren beiden Enden in Stirnplatten befestigt sind, und deren
AbstAnde im Bündel durch besondere Kunststoffstränge zwischen den einzelnen Schläuchen
erreicht werden (DE-GM 19 91 549).
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Aufgrund der Flexibilität der Schläuche legen sich diese zwischen
den als Abstandshalter wirkenden Kunststoffsträngen aneinander, wodurch der wesentliche
Nachteil gegeben ist, daß der freie Strömungsquerschnitt innerhalb des Bündels verändert
, und das Bündel im Bereich der dichten Rohr anordnung nur mangelhaft oder gar nicht
durchströmt wird, so daß ein befriedigender Wärmeaustausch nicht gewährleistet ist.
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Sämtlichen bekannten, mit einem Rohrbündel als Tauscherelement ausgestatteten
Wärmetauschern haftet außerdem der Nachteil an, daß die Herstellung des Wärmetauschers
aufwendig und schwierig ist, daß die Wärmetauscher, insbesondere bei längerem Betrieb,
anfällig für Beschädigungen werden und zu Undichtigkeiten an den Enden der Rohrbündel
neigen; außerdem stellt bei den bekannten Wärmetauschern das Gehäuse mit dem in
ihm aufgenommenen RohrbUndel praktisch eine feste und kompakte Baueinheit dar, die
die Vornahme erforderlich werdender Reparaturen und auch
eine erforderlich
werdende Reinigung praktisch unmöglich macht.
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Demgegenüber liege der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen nach
dem Oberbegriff des Hauptanspruches ausgebildeten Wärmetauscher so zu verbessern
und weiterzubilden, daß er auf eine einfache Weise herstellbar ist, einen optimalen
Wärmeaustausch zwischen den das Gehäuse und das Tauscherelement durchströmenden
Medien gewährleistet, bei dem das Tauscherelement auf einfache Weise von dem Gehäuse
trennbar ist und ohne Gefahr einer Beschädigung gereinigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruches gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale.
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Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung
nach dem Hauptanspruch dar Das in dem Wärmetauscher aufgenommene Tauschen element
besteht erfindungsgemäß aus einer aus einander parallelen flexiblen Rohren gebildeten
Matte, die um eine senkrecht zu den Rohren gerichtete Achse zu einem in das Gehäuse
einsetzbaren spiralförmigen körper geformt ist.
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Die Rohre der Matte, die nach dem Vorschlag des Anmelders beispielsweise
auch für eine Fußbodenheizung Verwendung finden kann, besitzen im Abstand angeordnete,
senkrecht zu den Rohren gerichtete halteelemente, die mittels in ihnen
angeordneten
omegaförmigen Ausnehmungen die einzelnen Rohre elastisch übergreifen, so daß eine
rechteckförmige, durch die Halteelemente stabilisierte Matte entsteht, die in einer
senkrecht zu den Halteelementen liegenden Richtung flexibel ist. Die freien Enden
der Rohre sind in beiderseitigen Anschlußrohren dichtend aufgenommen, die der Breite
der Matte entsprechen und der Zufuhr und Abfuhr des Mediums dienen. Das erfindungsgemäße
Tauscherelement wird durch mehrlagige Wicklung um eine senkrecht zu den Rohren gerichtete
Achse zu dem erfindungsgemäßen Tauscherelement ausgebildet, das einen spiralförmigen
Körper darstellt, der als stabiler Körper in das Gehäuse einsteckbar ist, das zweckmäßigerweise
zylindrisch ausgebildet ist, jedoch beispielsweise auch einen quadratischen Querschnitt
besitzen kann.
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Das Gehäuse besitzt erfindungsgemäß ein der Zufuhr des Mediums dienendes
Rohr, das an der einen Stirnseite des Gehäuses befestigt ist und konzentrisch in
das Gehäuse hineinreicht.
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Dieses Rohr kann als das Gehäuse durchgreifendes, an seinem Ende geschlossenes
Rohr ausgebildet sein, das an seinem Umfang mit an sich beliebigen Durchbrechungen
ausgestattet ist, durch die das durch das Rohr zugeführte Medium das spiralförmige
Tauscherelement in radialen Richtungen durchströmt und aus einem am Umfang des Gehäuses,
beispielsweise mittig, angeordneten Auslauf abgeführt wird. Die AnschluBrohre für
das das Tauscherelement durchströmende Medium liegen ebenfalls achsparallel zum
Gehäuse, und zwar liegt das eine Anschlußrohr mittig im Gehäuse benachbart zu dem
Zuflußrohr
des Gehäuses, während das andere Anschlußrohr des Tauscherelementes benachbart zur
zylindrischen Umfangswand liegt. Die Anschlußrohre des Tauscherelementes sind mit
entsprechenden, in der anderen Stirnseite des Gehäuses angeordneten dem Zulauf und
Ablauf des Mediums zum Tauscherelement dienenden Rohren verbunden.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Tauscherelementes und
des Gehäuses ist eine einfache und unkomplizierte Herstellung des Wärmetauschers
im Wege der Montage möglich, da die Herstellung des spiralförmigen als Tauscherelement
dienenden Körpers ebenso wenige Schwierigkeiten bereitet, wie die Zusammenfügung
des Tauscherelementes und des Gehäuses zu dem betriebsfähigen Wärmetauscher Das
Tauscherelement wird lediglich in das eine seitig offene Gehäuse eingesteckt, worauf
die das Zulau£- und das Ablaufrohr für das Tauscherelement tragende andere Stirnseite
des Gehäuses dichtend mit diesem verbunden werden muß, ohne daß montagemäsig weitere
Maßnahmen getroffen werden müssen Bei erforderlich werdenden Reparaturen des Wärmetauschers
oder bei einer sich ergebenden Notwendigkeit der Reinigung des' Tauscherelementes
ist es lediglich erforderlich, die das Zulaufrohr und das Ablaufrohr für das Tauscherelement
tragende Stirnseite von dem Gehäuse zu lösen, worauf das Tauscherelement aus dem
Gehäuse herausgenommen und erforderlichen falls zur Matte zum Zwecke der Reparatur
oder der Reinigung ausgerollt werden kann und nach erfolgter Behandlung wieder in
die SpiralMorm
überführt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Wärmetauscher gewährleistet einen optimalen Austausch
angesichts der Tatsache, daß das dem Gehäuse zugeführte Medium von der Mitte ausgehend
allseitig das spiralförmige Tauscherelement durchströmt, wobei durch die Rohre und
die Halteelemente eine die Wirkung des Wärmetauschers begünstigende Verwirbelung
des das Tauscherelement durchströmenden Mediums erfolgt. Um den Wärmeaustausch weiter
zu optimieren, ist es zweckmäßig, ein Tauscherelement zu verwenden, das erfindungsgemäß
aus zwei ineinander gewickelten spiralförmlrgen Körpern besteht, die gegeneinander
versetzt angeordnet sind zur Erhöhung der Verwirbelung des das Tauscherelement durchströmenden
Mediums.
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Zu diesem Zwecke werden zwei einander gleiche Matten derart aufeinandergelegt,
daß die flexiblen Rohre der einen Matte auf Lücke zu den Rohren der anderen Matte
stehen und andererseits die Halteelemente der einen Matte ebenfalls auf Lücke zu
den Halteelementen der benachbarten Matte stehen. Durch diese Maßnahme wird die
Verwirbelung des Mediums verdoppelt und damit der Wärmeaustausch optimiert. In Abhängigkeit
von den jeweils gegebenen Betriebsverhältnissen und Forderungen können auch mehr
als zwei spiralförmig ineinander gewickelte Matten als Tauscherelement verwendet
werden, wobei die gegenseitige Versetzung der einzelnen Matten derart zu wählen
ist, daß ein optimaler Wärmeaustausch erhalten wird. Auch können gegebenenfalls
mehrere Tauscherelemente in axialer Nebeneinanderanordnung im Gehäuse vorgesehen
sein,
wobei die Anschlußrohre benachbarter Tauscherelemente miteinander
zu verbinden sind, um den Zufluß des die Tauscherelemente durchströmenden Mediums
von der einen Gehäuseseite her zu ermöglichen.
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Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform
des Wärmetauschers, und es bedeutet: Fig. 1 Darstellung der der Ausbildung des Tauscherelementes
dienenden Matte; Fig. 2 schematische Darstellung des mit einem Tauscherelement ausgestatteten
Wärmetauschers in Vorderansicht; Fig. 3 Seitenansicht gemäß Fig. 2; und Fig. 4 Schnittdarstellung
gemäß Linie A-B der Fig. 2 Die Fig. 1 zeigt die für die Ausbildung des,Tauscherelementes
dienende Matte 1, die eine Mehrzahl von einander parallelen Rohren geringen Durchmessers,
beispielsweise von 2 mm, aus flexiblem Kunststoff aufweist, die durch auf ihrer
Länge im Abstand angeordnete Halteelemente 5 zu der rechteckförmigen Matte 1 ausgebildet
sind. Die Halteelemente 5 sind bandartig ausgebildet, bestehen ebenfalls aus Kunststoff
und besitzen einseitige nicht dargestellte omegaförmige Ausnehmungen, die die einzelnen
Rohre 2
elastisch übergreifen, wodurch die rechteckige Form der
Matte 1 fixiert ist. Die freien Enden der Rohre 2 sind beiderseitig dichtend in
Anschlußrohren 3 aufgenommen, deren Enden 4 mit den Zulaufrohren für das die Matte
durchströmende Medium verbunden werden.
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Durch mehrlagiges Wickeln der Matte 1 um eine senkrecht zu den Rohren
2 liegende Achse wird ein das Tauscherelement bildender spiralförmiger Körper 6
erzielt, wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist.
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Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein Tauscherelement, das aus zwei spiralförmig
ineinander gewickelten Mattenkörpern 6, 6' besteht, die in einem zylindrischen Gehäuse
7 aufgenommen sind.
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Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, sind die spiralförmigen, das Tauscherelement
bildenden Körper 6, 6' so zueinander angeordnet, daß die Rohre 2 des Körpers 6 auf
Lücke zu den Rohren 2' des Körpers 6' stehen, und außerdem stehen die Halteelemente
5 des Körpers 6 auf Lücke zu den Halteelemente 5' des Körpers 6'. Wie die Fig. 4
zeigt, liegen bei dem aus den Körpern 6, 6' gebildeten Tauscherelement die Halteelemente
5 des Körpers 6 -an den Rohren 2' des Körpers 6' an, so daß das Tauscherelement
ein in sich kompaktes Element bildet, bei dem die von dem Medium durchströmten flexiblen
Rohre 2, 2' auf einem fixierten Abstand sowohl zueinander, als auch gegeneinander
gehalten sind. Hierdurch wird ein inniger Kontakt des das Gehäuse 7 durchströmenden
Mediums mit den Rohren 2, 2' gewährleistet, wobei der Wärmetausch
durch
Verwirbelung dieses Mediums an den Rohren 2, 2 ' und an den Halteelementen 5, 5'
optimiert ist Gemäß Fig. 2 und 3 ist in der Mittelachse des zylindrischen Gehäuses
7 ein die eine Stirn seite des Gehäuses durchgreifendes Rohr 8 angeordnet, das dem
Zufluß des das Gehäuse 7 durchströmenden Mediums dient Das Rohr 8 durch greift das
Gehäuse auf nahezu seiner gesamten Länge und ist an seinem Ende geschlossen Auf
dem Umfang sind im einzelnen nicht dargestellte Durchbrechungen angeordnet; durch
die das durch das Rohr 8 einströmende Wasser veranlaßt wird, in radialen Richtungen
nach außen zu treten und hierbei das aus den Körpern 6, 6' gebildete Tauscherelement
zu durchströmen Der Abfluß des Mediums erfolgt durch den am Umfang des Gehäuses
7 angeordneten Ablauf 9 Die gegenüberliegende Seitenwand des Gehäuses besitzt ein
Zulaufrohr 10 und ein Ablaufrohr 11 für das das Tauscherelement 6, 6' durchströmende
Medium. Das Zulaufrohr 10 ist mit den innenliegenden Enden der Anschlußrohre 3,
3' der Körper 6, 6' verbunden, während das Ablaufrohr 11 mit den anderen Anschlußrohren
3, 3' der Körper 6, 60 verbunden ist Die Zusammenfügung des Tauscherelementes 6,
6' und des Gehäuses es 7 erfolgt dadurch, daß das Tauscherelement 6, 6' in das zylindrische
Gehäuse 7, das Rohr 8 übergreifend,eingesteckt und die das Zulauf- und das Ablaufrohr
10, 11 besitzende Stirnwand 12 mit dem Gehäuse 7
dichtend, beispielsweise
durch Verschraubung, verbunden wird. Bei einer erforderlich werdenden Reparatur
oder bei einer Reinigung des Wärmetauschers wird lediglich die Stirnwand 12 von
dem Gehäuse gelöst, worauf das Tauscherelement 6, 6' aus dem Gehäuse ausgezogen,
und nach erfolgter Reparatur oder Reinigung wieder mit dem Gehäuse 7 verbunden werden
kann.
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