DE3625431A1 - Fluessigkeitserwaermungssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erwärmen einer Flüssigkeit, zu dem ein mit einer Wär­ mequelle ausgerüsteter erster Flüssigkeitsraum, z. B. ein Wasserraum gehört, wobei die Wärmequelle angeord­ net ist, die darin befindliche Flüssigkeit, z. B. Wasser, zu erwärmen, sowie ferner ein zweiter Flüssigkeitsraum, z. B. ein Wasserraum.

Solche Vorrichtungsausführungen sind zuvor be­ kannt, in denen das Überführen von Wasser aus einem Kessel in einen Warmwasserspeicher mit Hilfe einer Pumpe stattfindet. Eine derartige Vorrichtungsausfüh­ rung ist z. B. durch Die GB-Patentschrift Nr. 11 23 334 bekannt. In dieser zuvor bekannten Ausführung ist eine gesonderte Wasserkreislaufanordnung im Speicherbe­ hälter vorgesehen. Aus dem Wasserraum des Kessels wird das erwärmte Wasser durch ein Rohr in den Spei­ cher geleitet, von wo die Wärme weiter durch Wärme­ leitung durch die Wandungen der Rohrkonstruktion hindurch in das Wasser im eigentlichen Speicherbehäl­ ter übertritt. Das abgekühlte Wasser wird ferner durch eine Pumpe angezogen zurück in den Wasserraum des Kessels zur erneuten Wärmung geleitet. Die Abkühlung des Wassers im Rohrsystemteil fördert die Wanderung des Wassers abwärts im Kanalsystem. Als eigentliche den Kreislauf herbeiführende Vorrichtung dient jedoch eine mit Steuervorrichtung versehene Pumpe.

Eine Vorrichtungsanordnung einigermaßen entspre­ chender Art ist auch durch die GB-Patentschrift Nr. 14 07 642 bekannt, wo aus dem Wasserraum des Kessels durch einen Pumpvorgang eine Temperaturübertra­ gungsflüssigkeit in einen den Speicherbehälter umge­ benden Mantelraum geleitet wird, von wo die Wärme weiter in das Gebrauchswasser im Speicherbehälter übergeht. Nachdem das Wasser seine Wärme abgege­ ben hat, wird es zwangsläufig durch ein Rohr zurück in den Wasserraum zur erneuten Erwärmung zirkuliert. Auch in diesem System dient eine Pumpe als die eigent­ liche, den Kreislauf bewirkende Vorrichtung.

Bei den zuvor bekannten Vorrichtungsausführungen kann man den hohen Bedarf an Peripheralapparaturen als Nachteil ansprechen. Man benötigt eine gesonderte Wasserkreislaufpumpe sowie getrennte Speise- und Rückführrohre. Es ist auch das sogenannte mit natürli­ chem Kreislauf arbeitende Überführen des Wassers aus dem Kessel in den Speicher bekannt, aber auch in die­ sem Falle benötigt man ein getrenntes Speiserohr und ein getrenntes Rückführrohr. In einigen zuvor bekann­ ten Anwendungsfällen hat man den Kreislauf mittels eines in Verbindung mit dem Rückführrohr vorgesehe­ ne Ejektors effektiver gestaltet. In den nach dem Prinzip des natürlichen Kreislaufs arbeitenden Ausführungen ist das Speiserohr an den oberen Teil des Speichers und das getrennte Rückführrohr an den unteren Teil des Speichers angeschlossen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Flüssigkeits­ erwärmungssystem hervorzubringen, in dem die Über­ führung der Flüssigkeit ohne eine mit Steuerapparatur versehene Pumpe eingerichtet werden kann.

Die Ziele der Erfindung werden mit einem Flüssig­ keitserwärmungssystem erreicht, das in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem ersten Flüssigkeitsraum und dem zweiten Flüssigkeitsraum ein Verbindungsstück vorgesehen ist, zu dem ein erster Ka­ nal und ein zweiter Kanal gehören, so daß die in dem ersten Flüssigkeitsraum erwärmte Flüssigkeit angeord­ net ist, durch den ersten Kanal hindurch in den zweiten Flüssigkeitsraum zu strömen und daß die abgekühlte Flüssigkeit angeordnet ist, durch den zweiten Kanal hin­ durch zurück in den ersten Flüssigkeitsraum zu strömen.

In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungsstück einen Außenkanalteil und einen in demselben vorgesehenen Innenkanalteil auf, wobei der erste Kanal zwischen dem Außenkanalteil und dem Innenkanalteil und der zweite Kanal vom In­ nenkanalteil gebildet wird. Der Innenkanalteil ist ein Rohr, dessen auf der Seite bei dem zweiten Flüssigkeits­ raum liegendes Ende durch die Wandung des Außen­ kanalteils durchgeführt ist.

In einer zweiten günstigen Ausführungsform der Er­ findung weist das Verbindungsstück einen Außenkanal­ teil und eine in diesem liegende Wandung auf, die das Verbindungsstück in einen ersten und einen zweiten Kanal teilt.

In einer weiteren günstigen Ausführungsform der Er­ findung weist das Verbindungsstück einen den ersten Kanal bildenden Außenkanalteil und in demselben ein­ gesetzt den zweiten Kanal bildende Rohre auf, deren bei dem zweiten Flüssigkeitsraum liegende Enden durch die Wandung des Außenkanalteils durchgeführt sind.

In einer günstigen Anwendungsausführung der Erfin­ dung ist das obere Ende des ersten Kanals im Verbin­ dungsstück im mittleren Bereich des zweiten Flüssig­ keitsraums angeordnet und das obere Ende des zweiten Kanals ist im unteren Teil des zweiten Flüssigkeits­ raums angeordnet. Das Ende des ersten Kanals des Ver­ bindungsstücks im ersten Flüssigkeitsraum ist tiefer als das Ende des ersten Kanals im ersten Flüssigkeitsraum liegend angeordnet. Das obere Ende des ersten Kanals ist im zweiten Flüssigkeitsraum höher als das obere En­ de des zweiten Kanals liegend angeordnet. Die Wan­ dungen des ersten Kanals und des zweiten Kanals im Verbindungsstück können teilweise oder gänzlich wär­ megedämmt sein.

Man hat in dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitser­ wärmungssystem verstanden, den natürlichen Kreislauf in neuer Art und Weise zum Uberführen von Flüssigkeit zwischen dem ersten Flüssigkeitsraum und dem zweiten Flüssigkeitsraum zu nutzen. In dem erfindungsgemäßen System wird keine gesonderte wärmeübertragende Flüssigkeit benötigt; vielmehr erhält die Flüssigkeit im Speicher ihre Wärme direkt aus dem ersten Flüssig­ keitsraum.

Erfindungsgemäß geht die von der Wärmequelle er­ wärmte Flüssigkeit aus dem ersten Flüssigkeitsraum durch den ersten Kanal im Verbindungsstück in den zweiten Flüssigkeitsraum über. Die abgekühlte Flüssig­ keit strömt vom Boden des zweiten Flüssigkeitsraums durch den zweiten Kanal im Verbindungsstück zurück zum ersten Flüssigkeitsraum. Der erste Flüssigkeits­ raum kann im Vergleich mit dem zweiten Flüssigkeits­ raum sehr geringe Größe haben, da im zweiten Flüssig­ keitsraum in der Regel ein hinreichend großer Puffer­ vorrat vorhanden ist, infolge des effektiven Flüssigkeits­ kreislaufs.

Sowohl der erste Kanal als auch der zweite Kanal kann bei Bedarf so ausgekleidet werden, daß keine Wär­ meübertragung von der erwärmten Flüssigkeit zur ab­ gekühlten Flüssigkeit stattfindet.

Zusätzlich zu den obenstehend angeführten Vorteilen ermöglicht die Erfindung eine beträchtliche Raumein­ sparung und Kostensenkung, da man verstanden hat, die Verbindung zwischen Kessel und Speicher in einfacher Weise zu lösen.

Die Erfindung läßt sich allgemein in jedem beliebigen Flüssigkeitserwärmungssystem verwirklichen, in dem eine für den Zweck geeignete Wärmeübertragungsflüs­ sigkeit zur Anwendung kommt.

Die Erfindung wird eingehend in Anwendung in ei­ nem Warmwassersystem mit Hinweis auf einige in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellte gün­ stige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht ausschließlich beschränkt werden soll.

Fig. 1 stellt eine günstige Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Wassersystems im Querschnitt dar.

Fig. 2 zeigt den Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 stellt eine zweite Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Warmwassersystems im Längsschnitt dar.

Fig. 4 zeigt den Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 3.

Fig. 5 stellt eine dritte günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Warmwassersystems im Quer­ schnitt dar.

Fig. 6 stellt eine vierte günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Warmwassersystems im Längs­ schnitt dar.

Fig. 7 zeigt den Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6.

Fig. 8 stellt eine fünfte günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Warmwassersystems im Quer­ schnitt dar.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsnummer 10 das erfindungs­ gemäße, mit natürlichem Wasserkreislauf arbeitende Warmwassersystem bezeichnet worden. Das System 10 umfaßt einen ersten Wasserraum 11 mit einer Wärme­ quelle 13, die angeordnet ist, das Wasser darin zu erwär­ men, sowie einen zweiten Wasserraum 12.

Erfindungsgemäß sind der erste Wasserraum 11 und der zweite Wasserraum 12 miteinander durch das Ver­ bindungsstück 15 verbunden, das einen ersten Kanal 16 und einen zweiten Kanal 17 umfaßt. Das Verbindungs­ stück 15 ist aus einem Außenkanalteil 19 und einem darin eingesetzten Innenkanalteil 18 gebildet. Zwischen den Kanalteilen 19 und 18 entsteht der erste Kanal 16 für die vom ersten Wasserraum 11 zum zweiten Wasser­ raum 12 kommende Strömung, die mit dem Pfeil A an­ gezeigt ist. Für die abgekühlte Wasserströmung B stellt der Kanalteil 18 den Rückführkanal für abgekühltes Wasser, d. h. den zweiten Kanal 17 dar. Der Innenkanal­ teil 18 ist im wesentlichen zentrisch zum Außenkanalteil 19 plaziert worden. Der Eintritt des zweiten Kanals 17, d. h. das Ende des Kanalteils 18 auf der Seite des zweiten Wasserraums 12, ist durch die Wandung des Außenka­ nalteils 19 durchgeführt. Für die vom ersten Wasser­ raum 11 kommende Strömung ergibt sich der Strö­ mungsweg, d. h. der erste Kanal 16 im Raum zwischen dem lnnenkanalteil 18 und dem Außenkanalteil 19. Das aus dem zweiten Wasserraum 12 austretende abgekühl­ te Wasser strömt durch die Mündungsöffnung des ln­ nenkanalteils 18 in den ersten Wasserraum 11 zurück. Das besagte abgekühlte Wasser läuft auf dem Strö­ mungsweg, den der im Inneren des Verbindungsstücks 15 vorgesehene lnnenkanalteil 18 bildet, d. h. durch den zweiten Kanal 17, zurück zur erneuten Erwärmung. Das erwärmte Wasser fließt abermals zurück durch den er­ sten Kanal 16 im Verbindungsstück 15 in den Speicher­ behälter 14, d. h. in den zweiten Wasserraum 12. Der hier vorliegende Kreislauf arbeitet somit nach dem Prinzip der natürlichen Zirkulation und es werden keine Was­ serkreislaufpumpen benötigt.

Das Verbindungsstück 15 kann derart gestaltet sein, daß das in den Speicherbehälter 14 geführte Ende des Außenkanalteils 19 gedämmt ist. Diese Dämmung ist in Fig. 1 mit der Bezugsnummer 19a bezeichnet. Auch der Kanalteil 18 kann wärmegedämmt sein. Diese Däm­ mung ist mit 18a bezeichnet worden. Die Warmedäm­ mungen 19a und 18a bewirken effektiveren Flüssigkeits­ kreislauf zwischen dem ersten Wasserraum 11 und dem zweiten Wasserraum 12 und es findet keine Wärme­ übertragung bereits in dem Verbindungsstück 15 zwi­ schen dem ersten Kanal 16 und dem zweiten Kanal 17 statt.

Das obere Ende 17b des zweiten Kanals 17 liegt tiefer als das obere Ende des ersten Kanals 16. Das untere Ende des zweiten Kanals 17 liegt tiefer als das untere Ende des ersten Kanals 16.

In Fig. 2 sind mit der Bezugsnummer 20 die Betriebs­ apparaturen für den Warmwasserspeicher 14 angezeigt, die den mit 21 bezeichneten Wärmeübertrager für Ge­ brauchswasser und den mit 22 bezeichneten Zirkula­ tionskreis für das Warmwasser mitsamt Regelapparatur umfassen.

In Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungform des erfindungsgemäßen Systems dargestellt, in der das Ver­ bindungsstück 15 in der Weise gestaltet ist, daß es einen Außenkanalteil 19 und eine in demselben vorgesehene Wandung 23 umfaßt. Die Wandung 23 trennt somit den ersten Kanal 16 und und den zweiten Kanal 17 vonein­ ander.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Systems dargestellt, in der der erfindungsgemä­ ße natürliche Kreislauf in Zusammenhang mit einem Brenner 24 angeordnet ist. Das Abgas tritt aus der mit dem Pfeil D angezeigten Konstruktion aus, nachdem es seine Wärme an das Wasser im ersten Wasserraum 11 abgegeben hat.

In Fig. 6 und 7 ist eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verbindungsstücks 15 dargestellt, in der das Verbindungsstück 15 einen Außenkanalteil 19 und darin eingesetzte getrennte Rohre 25 umfaßt. Diese Rohre 25 sind am einen Ende um etwa 90° abgebogen und durch die Wandung des Außenkanalteils 19 hin­ durch in die Nähe des Bodens des zweiten Wasserraums 12 geführt worden. Die Rohre 25 sind im Kreis im Inne­ ren des Außenkanalteils 19 plaziert worden. Zwischen dem Außenkanalteil 19 und den Rohren 25 entsteht der Kanal für das warme Wasser, d.h. der erste Kanal 16. Die Rohre 25 bilden den Kanal für das abgekühlte Was­ ser, d. h. den zweiten Kanal 17.

In Fig. 8 ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Warmwassersystems wiedergegeben. In Fortsetzung des Außenkanalteils 19 ist ein Fortsatzkanalteil 26 ange­ bracht worden, in dem ein als Wärmequelle dienender elektrischer Heizer 27 eingesetzt ist. Zum Außenkanal­ teil 19 zentrisch ist ein Innenkanalteil 28 vorgesehen, der in dieser Ausführungsform eine Rohrkonstruktion ist. Das vom elektrischen Heizer 27 erwärmte Wasser geht aus dem ersten Wasserraum 11 durch den vom zentri­ schen Innenkanalteil 28 gebildeten ersten Kanal 16 wei­ ter in den mittleren Bereich des zweiten Wasserraums 12. Das abgekühlte Wasser sinkt auf dem Strömungs­ weg zwischen dem Außenkanalteil 19 und dem zentri­ schen Innenkanalteil 28, d. h. durch den zweiten Kanal 17, zurück in den ersten Wasserraum 11 zur erneuten Erwärmung.

Claims (9)

1. Ein Flüssigkeitserwärmungssystem (10), zu dem ein mit einer Wärmequelle (13) ausgerüsteter erster Flüssigkeitsraum, z. B. ein Wasserraum (11) gehört, wobei die in demselben befindliche Flüssigkeit, z. B. Wasser, angeordnet ist durch besagte Wärmequelle (13) erwärmt zu werden, sowie ein zweiter Flüssig­ keitsraum, z. B. ein Wasserraum (12), dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem ersten Flüssig­ keitsraum (11) und dem zweiten Flüssigkeitsraum (12) ein Verbindungsstück (15) vorgesehen ist, wo­ bei zu dem Verbindungsstück (15) ein erster Kanal (16) und ein zweiter Kanal (17) gehört, daß die im ersten Flüssigkeitsraum (11) erwärmte Flüssigkeit angeordnet ist, durch den ersten Kanal (16) in den zweiten Flüssigkeitsraum (12) zu strömen und daß die im zweiten Flüssigkeitsraum (12) abgekühlte Flüssigkeit angeordnet ist, durch den zweiten Ka­ nal (17) zurück in den ersten Flüssigkeitsraum (11) zuströmen.

2. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs­ stück (15) einen Außenkanalteil (19) und einen im Inneren desselben vorgesehenen Innenkanalteil (18) aufweist, wobei der erste Kanal (16) zwischen dem Außenkanalteil (19) und dem lnnenkanalteil (18) entsteht, und daß der zweite Kanal (17) vom lnnenkanalteil (18) gebildet wird.

3. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lnnenkanalteil (18) ein Rohr ist, dessen Ende auf der Seite des zweiten Flüssigkeitsraums durch die Wandung des Außenkanalteils (19) durchgeführt ist.

4. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs­ stück (15) einen Außenkanalteil (19) und eine darin vorgesehene Wand (23) aufweist, die das Verbin­ dungsstück (15) in einen ersten und zweiten Kanal (16, 17) teilt.

5. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs­ stück (15) einen den ersten Kanal (16) bildenden Außenkanalteil (19) und darin eingesetzte, den zweiten Kanal (17) bildende Rohre (25) aufweist, deren Enden auf der Seite des zweiten Flüssigkeits­ raums (12) durch die Wandung des Außenkanalteils (19) durchgeführt sind.

6. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß irgendei­ nem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das untere Ende des zweiten Ka­ nals (17) des Verbindungsstücks (15) im ersten Flüs­ sigkeitsraum (11) angeordnet ist, tiefer als das unte­ re Ende des ersten Kanals (16) im ersten Flüssig­ keitsraum (17) zu liegen.

7. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß irgendei­ nem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das obere Ende des ersten Ka­ nals (17) des Verbindungsstücks (15) im zweiten Flüssigkeitsraum (12) angeordnet ist, tiefer als das obere Ende des zweiten Kanals (17) zu liegen.

8. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß irgendei­ nem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das obere Ende des ersten Ka­ nals (16) des Verbindungsstücks (15) im mittleren Bereich des zweiten Flüssigkeitsraums (12) ange­ ordnet ist, und daß das obere Ende des zweiten Kanals (17) im unteren Teil des zweiten flüssig­ keitsraums (12) angeordnet ist.

9. Flüssigkeitserwärmungssystem gemäß irgendei­ nem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandungen des ersten Ka­ nals und des zweiten Kanals (17) teilweise oder gänzlich wärmegedämmt sind.