DE3728955C2

DE3728955C2 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE3728955C2
Application number: DE19873728955
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Grabietz
Original assignee: Individual
Current assignee: NIEDERER, ARMIN, RUGGELL, LI
Priority date: 1987-08-29
Filing date: 1987-08-29
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2007-08-30
Also published as: DE3728955A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Wärmetauscher umfassend einen von einem wärmeabgebenden Medium durchflossenen, mit einem Zu- und Ablauf versehe nen Gehäusemantel und eine von einem wärmeaufneh menden Medium gegensinnig durchflossene innere Rohranordnung mit einem Zu- und Ablauf, wobei die innere Rohranordnung eine Mehrzahl zueinander paralleler Rohre umfaßt, und wobei jedes Rohr einen sich axial erstreckenden, einen Teil des lichten Querschnitts einnehmenden axialen Dorn aufweist.The invention is directed to a heat exchanger comprising one from a heat releasing medium flowed through, with an inflow and outflow NEN casing and one of a heat absorber medium flowing in opposite directions Pipe arrangement with an inlet and outlet, whereby the inner tube assembly a plurality of each other parallel tubes, and each tube an axially extending, part of the clear cross-section occupying axial mandrel having.

Derartige Wärmetauscher dienen dazu, Wärme von einem wärmeren, wärmeabgebenden Medium auf ein kälteres, wärmeaufnehmendes Medium zu übertragen, ohne daß die beiden Medien vermischt werden, d. h. die beiden Medien werden in getrennten Kreis läufen geführt. Um eine hohe Wärmeübertragung und damit einen hohen Wirkungsgrad des Wärmetau schers zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Kontaktfläche zwischen den beiden Medien möglichst groß ist und das wärmeaufnehmende Medium mit hoher Relativgeschwindigkeit über eine möglichst lange Strecke gegen das wärmeabgebende Medium strömt.Such heat exchangers are used to remove heat from a warmer, heat-releasing medium to transfer colder, heat-absorbing medium, without mixing the two media, d. H. the two media are in separate circles run led. To ensure high heat transfer and thus a high efficiency of the heat rope to achieve it, it is necessary that the contact area between the two media is as large as possible and the heat-absorbing medium with high relative speed over a possible long distance against the heat-emitting medium flows.

Um dies zu erreichen, sind bereits Rohranordnun gen für das wärmeaufnehmende Medium mit einem Außenmantel für das wärmeabgebende Medium vorge schlagen worden, welche sehr dünne und verschlun gen angelegte Rohre umfassen. Durch eine derarti ge Anordnung wird zwar eine hohe Strömungsgeschwin digkeit und eine relativ große Kontaktfläche erreicht, für die Brauchwasserbereitung z. B. sind aber derartige Anordnungen nicht oder allen falls bedingt geeignet, da durch Kalkablagerun gen derart dünne Rohre schnell zugesetzt werden und deren gekrümmte Anordnung eine mechanische Reinigung unmöglich macht. Es müssen also umständ liche chemische Reinigungsmethoden eingesetzt werden, wobei wiederum die Gefahr einer Korrosion des Wärmetauscher-Materials besteht.To achieve this, pipe arrangements are already in place conditions for the heat absorbing medium with a Outer jacket for the heat-emitting medium been hit, which are very thin and swollen included pipes. By suchi Ge arrangement is a high flow rate and a relatively large contact area reached for hot water preparation z. B. but such arrangements are not or all if appropriate, due to limescale deposits Such thin pipes can be quickly added and their curved arrangement is mechanical Makes cleaning impossible. So it has to be cumbersome Chemical cleaning methods used be, in turn, the risk of corrosion of the heat exchanger material.

Weiterhin sind gattungsgemäße Wärmetauscher umfas send ein Rohrbündel bekannt, bei welchen im Inne ren der Rohre axial verlaufende, gegenüber dem Mantel fest gelagerte Dorne vorgesehen sind, um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen.Generic heat exchangers are also included send a tube bundle known, in which inside ren of the pipes axially, opposite the Sheath fixed spikes are provided to increase the flow rate.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der in Betracht stehenden Art so zu verbessern, daß er sich weit gehend unter Verwendung von im Heizungsbau üblicher, standardisierter Teile und dementsprechend kosten günstig aufbauen läßt, daß hierbei ein hoher Wirkungsgrad gewahrt bleibt, und daß der Wärme tauscher dabei wartungsarm bzw. -freundlich ins besondere hinsichtlich der Ablagerung von Kalk und Verunreinigungen ist.Proceeding from this, the object of the invention based on considering a heat exchanger standing to improve so that it is far using conventional heating construction standardized parts and cost accordingly can build cheap, that this is a high Efficiency is maintained, and that of heat exchanger is low-maintenance or easy to use especially with regard to the deposition of lime and impurities.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dorne in den Rohren freischwingend angeord net sind.According to the invention, this object is achieved by that the mandrels arranged freely swinging in the tubes are not.

Dies bedeutet, daß die einzelnen Dorne nicht derart befestigt sind, daß sie gegenüber der jeweiligen Rohrwandung fest gelagert sind, sondern daß sich diese Dorne bei Strömungsänderungen in jedem Rohr in axialer Richtung bewegen können, so daß sie gegebenenfalls sich absetzenden Verun reinigungen ausweichen können, und daß auch gegen über einer möglichen Kalkablagerung ein Selbst reinigungseffekt erzielt wird.This means that the individual mandrels are not are attached so that they are opposite the respective pipe wall are fixed, but that these spikes change when the flow changes can move axially in each tube, so that if necessary they settle cleaners can dodge, and that also against a self over a possible limescale cleaning effect is achieved.

Vorteilhafterweise sind die Dorne in den Rohren herausziehbar angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß die ohnehin freischwingend, also nicht einzeln befestigten Dorne dann, wenn sich in Ausnahmefäl len oder bei sehr ungünstigen Betriebsbedingungen doch der Bedarf zu einer manuellen Reinigung ergeben sollte, herausgenommen und gereinigt werden können. Gleichzeitig wird hierdurch aber noch der weitere wesentliche Vorteil erreicht, daß Dorne unterschiedlichen Durchmessers ohne konstruktive Änderung an dem eigentlichen Wärme tauscher entsprechend dem jeweils vorgesehenen Anwendungszweck eingesetzt und der Wärmetauscher dementsprechend anwendungsorientiert ausgestaltet werden kann, ohne daß hiermit wesentliche Kosten verbunden wären.The spikes are advantageously in the tubes arranged extractable. This ensures that the swinging anyway, so not individually attached spikes when, in exceptional cases len or in very unfavorable operating conditions but the need for manual cleaning should result, taken out and cleaned can be. At the same time, however the other major advantage is achieved, that mandrels of different diameters without constructive change to the actual heat exchanger according to the intended Application purpose and the heat exchanger accordingly designed to be application-oriented can be without significant costs would be connected.

Günstigerweise ist zum Austausch bzw. zur Reini gung der Dorne vorgesehen, daß eine Stirnwand des Gehäusemantels lösbar befestigt ist. Diese Befestigung kann z. B. über einen Flansch erfolgen, der das Anflanschen dieser Stirnwand bzw. im Bereich der Stirnwand gegebenenfalls mündender Leitungs-Anschlüsse am Gehäusemantel ermöglicht. Durch einfaches Lösen einer derartigen Flansch verbindung kann mit geringem Aufwand eine Reini gung derart erfolgen, daß die Dorne herausgezo gen und wieder eingesetzt werden.Convenient to exchange or Reini supply of thorns provided that an end wall the housing shell is releasably attached. These Attachment can e.g. B. done over a flange, the flanging this front wall or in The area of the end wall may open out Cable connections on the housing jacket enables. By simply loosening such a flange connection can be done with little effort tion such that the mandrels are pulled out gene and be used again.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Dorne aus Kunststoff, vorzugsweise aus PTFE, hergestellt sind. Derarti ge Dorne sind kostengünstig herstellbar, weisen eine hinreichende Haltbarkeit auf und zeichnen sich außerdem durch eine gegenüber dem metalli schen Rohrmaterial abweichende Wärmeausdehnung aus, so daß die bei einem Wärmetauscher not wendigerweise entsprechend dessen Einsatzzyk len auftretenden Temperaturschwankungen zu einer relativen Längsbewegung zwischen den Dornen und der Rohrwandung führen, so daß hierdurch eine zusätzliche Selbstreinigungswirkung erzielt wird.According to a further preferred embodiment it is provided that the spikes made of plastic, are preferably made of PTFE. Derarti ge spines are inexpensive to manufacture, show a sufficient shelf life and draw also distinguishes itself from the metalli different thermal expansion off, so that the emergency in a heat exchanger maneuverably according to its operational cycle len occurring temperature fluctuations to a relative longitudinal movement between the thorns and lead the pipe wall, so that thereby a additional self-cleaning effect is achieved.

Schließlich kann noch vorgesehen sein, daß der das Rohrbündel aufnehmende Gehäusemantel in Längs richtung durch eine Platte etwa hälftig geteilt ist, und daß der Zu- und Ablauf für das wärmeauf nehmende Medium am selben Ende des Außenmantels angeordnet ist.Finally, it can be provided that the the casing shell receiving the tube bundle in the longitudinal direction Direction divided approximately in half by a plate and that the inflow and outflow for the heat up medium at the same end of the outer jacket is arranged.

Hierdurch wird ein sehr langer Weg relativ zwi schen dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmenden Medium erreicht, da letzteres sich zunächst z. B. unterhalb der Trennplatte in axialer Richtung vom Eintrittsende her zum anderen Ende des Gehäuse mantels und von dort, z. B. oberhalb der Trennplat te wieder zurück zum eintrittsseitigen Ende bewegt, um dort auszutreten.This makes a very long way relatively between between the heat-emitting and the heat-absorbing Medium reached, since the latter z. B. below the separating plate in the axial direction from the entry end to the other end of the housing jacket and from there, e.g. B. above the separating plate moved back to the entry end, to exit there.

Ein Wärmetauscher mit den vorstehend beschriebe nen Merkmalen eignet sich insbesondere zur Brauch wasser-Bereitung, indem das benötigte warme Brauch wasser durch Austausch mit dem als Warmwasser vorrätig gehaltenen Kesselwasser einer Heizungs anlage hergestellt wird.A heat exchanger with the one described above NEN features is particularly suitable for custom water preparation by adding the warm custom needed water by exchanging it with hot water Boiler water held in a heating system plant is manufactured.

Dabei ist von besonderem Vorteil der außerordent lich geringe Platzbedarf des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, die problemlose, auch nachträglich realisierbare Montage und die Servicefreund lichkeit.The extraordinary is of particular advantage Lich small space requirement of the invention Heat exchanger, the problem-free, even retrospectively Realizable assembly and the service friend possibility.

Die spezifische erfindungsgemäße Konstruktion führt dazu, daß der K-Wert nahezu proportional zur Durchflußmenge ist, was zu einer fast gleich bleibenden Warmwasser-Temperatur unabhängig von der Bedarfsmenge führt.The specific construction according to the invention causes the K value to be almost proportional to the flow rate is what is almost equal to one permanent hot water temperature regardless of of the required quantity.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei bung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.Other features, advantages and details of the Invention result from the following description Exercise a preferred embodiment based on the drawing.

Die Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärme tauscher.The drawing shows a schematic Longitudinal section through a heat according to the invention exchanger.

Ein in der Zeichnung dargestellter Wärmetauscher umfaßt einen rohrförmigen Gehäusemantel 1, des sen eine Stirnseite mit einer Kappe 2 mittels einer Schweißnaht 3 verschweißt ist.A heat exchanger shown in the drawing comprises a tubular housing jacket 1 , the sen one end face is welded to a cap 2 by means of a weld 3 .

Der Gehäusemantel 1 weist einen Einlaßstutzen 4 mit einem Flansch 5 für das wärmeabgebende Medium, im Ausführungsbeispiel heißes Kesselwasser der Heizung, und einen Auslaßstutzen 6 mit einem Flansch 7 für den Auslaß dieses Heizungswassers auf.The housing shell 1 has an inlet nozzle 4 with a flange 5 for the heat-emitting medium, in the exemplary embodiment hot boiler water of the heater, and an outlet nozzle 6 with a flange 7 for the outlet of this heating water.

Der Gehäusemantel 1 ist mittels einer Trennplat te 8 bei einer Einbauposition gemäß der Zeichnung horizontal etwa hälftig geteilt, daß so daß sich eine Durchströmung in Richtung des Pfeils 9 vom Einlaßstutzen 4 zum geschlossenen Ende im Bereich der Kappe 2 des Gehäusemantels 1 und zurück in Richtung des Pfeils 10 von dort zum Auslaßstut zen 6 ergibt.The housing shell 1 is divided by a separation plate te 8 in an installation position according to the drawing horizontally approximately in half, so that there is a flow in the direction of arrow 9 from the inlet port 4 to the closed end in the area of the cap 2 of the housing shell 1 and back in the direction of Arrow 10 from there to the Auslaßstut zen 6 results.

Im Inneren des Gehäusemantels 1 ist eine Rohran ordnung 11 umfassend eine Mehrzahl zueinander paralleler Rohre 12 vorgesehen. Die Enden der Rohre 12 sind im Bereich der Kappe 2 in einer Platte 13 gelagert, welche mit einem Blechform teil 14 verbunden ist, welches an Stopfen 15 gelagert ist.Inside the housing shell 1 is a Rohran arrangement 11 comprising a plurality of mutually parallel tubes 12 is provided. The ends of the tubes 12 are mounted in the area of the cap 2 in a plate 13 which is connected to a sheet metal part 14 which is mounted on the plug 15 .

Das andere Ende der Rohre 12 ist in einer Platte 16 gelagert, welche über einen Flansch 17 mit einem Flansch 18 an der offenen Stirnseite des Gehäuse mantels 1 zusammen mit einem weiteren Flansch 19 verschraubbar ist. Der Flansch 19 ist mit einem stirnseitigen Gehäuseabschluß 20 verbunden, wel cher an einem zylinderförmigen Grundkörper einen Einlaßstutzen 21 mit einem Flansch 22 für das kalte Brauchwasser und gegenüberliegend einen Auslaßstutzen 23 mit einem Flansch 24 für das erwärmte Brauchwasser aufweist. Der Zulauf- und Ablaufbereich sind mittels einer horizontalen Platte 25 voneinander getrennt, so daß das zu erwärmende Brauchwasser in Richtung des Pfeils 26 in die Rohre 12 eintritt, längs dieser in Richtung auf die Kappe 2 strömt, dort in den durch das Formteil 14 gebildeten, geschlossenen Bereich eintritt und in Richtung des Pfeils 27 aus den Rohren 12 wieder in den Auslaßbereich unterhalb des Auslaßstutzens 23 austritt, so daß der zurück gelegte Weg des zu erwärmenden Brauchwassers etwa der doppelten Länge der gesamten Anordnung entspricht.The other end of the tubes 12 is mounted in a plate 16 which can be screwed together with a further flange 19 via a flange 17 with a flange 18 on the open end face of the housing shell 1 . The flange 19 is connected to an end housing end 20, which has an inlet connection 21 with a flange 22 for the cold process water and an outlet connection 23 with a flange 24 for the heated process water on a cylindrical base body. The inlet and outlet areas are separated from one another by means of a horizontal plate 25 , so that the process water to be heated enters the tubes 12 in the direction of the arrow 26 , flows along the direction of the cap 2 , there into the formed by the molded part 14 , closed area enters and exits in the direction of arrow 27 from the tubes 12 back into the outlet area below the outlet port 23 , so that the path traveled by the domestic water to be heated corresponds to approximately twice the length of the entire arrangement.

In die Rohre 12 sind Dorne 28 aus Kunststoff eingesetzt, vorzugsweise aus PTFE.Mandrels 28 made of plastic, preferably made of PTFE, are inserted into the tubes 12 .

Sämtliche Dorne 28 sind freischwingend gelagert, d. h. sie sind in axialer Richtung nicht festge legt und weisen gegenüber der Innenwand des jeweils zugehörigen Rohres 12 Spiel auf.All mandrels 28 are cantilevered, ie they are not festge sets in the axial direction and have 12 game against the inner wall of the associated tube.

Die Dorne 28 im Zulaufbereich des Brauchwassers sind über eine quer zur Erstreckungsrichtung des Gehäusemantels 1 verlaufende Platte 29 mit einander verbunden, welche dafür sorgt, daß bei einer Durchflußänderung in Richtung des Pfeils 26, d. h. beim Beginn einer Brauchwasser-Entnahme und bei der Beendigung derselben, ein axialer Impuls auf die Dorne 28 übertragen wird und auf diese Weise ein Selbstreinigungseffekt erreicht werden kann.The mandrels 28 in the inlet area of the process water are connected to one another via a plate 29 which runs transversely to the direction of extension of the housing casing 1 and which ensures that when there is a change in flow in the direction of the arrow 26 , ie at the start of process water withdrawal and at the end thereof an axial impulse is transmitted to the mandrels 28 and a self-cleaning effect can be achieved in this way.

Sollte trotz der erzielbaren Selbstreinigungs wirkung eine Reinigung des Bereiches zwischen den Dornen 28 und den Rohren 12 erforderlich werden, kann der stirnseitige Gehäuseteil 20 mit seinem Flansch 19 ohne weiteres abgeschraubt werden. Die Dorne 28 können dann zur Reinigung manuell bewegt oder herausgenommen und eingesetzt werden. Gleichzeitig ist es auf diese Weise möglich, zur optimalen Anpassung eines Wärmetauschers in diesen Dorne einzusetzen, deren Durchmesser auf den jeweiligen Anwendungszweck hin ausgelegt ist.Should cleaning of the area between the mandrels 28 and the tubes 12 become necessary despite the achievable self-cleaning effect, the front housing part 20 with its flange 19 can easily be unscrewed. The mandrels 28 can then be moved manually for cleaning or removed and inserted. At the same time, it is possible in this way to use a heat exchanger in these mandrels for optimal adaptation, the diameter of which is designed for the respective application.

Claims

1. Heat exchanger, comprising a housing jacket through which a heat-emitting medium flows, provided with an inlet and outlet and an inner tube arrangement through which a heat-absorbing medium flows in opposite directions, with an inlet and outlet, the inner tube arrangement comprising a plurality of mutually parallel tubes, wherein each tube has an axially extending mandrel which takes up part of the clear cross-section, characterized in that the mandrels ( 28 ) are arranged in the tubes ( 12 ) in a freely swinging manner.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the mandrels ( 28 ) in the tubes ( 12 ) are arranged extractable.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that an end wall (housing part 20 ) of the housing shell ( 1 ) is releasably attached.

4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mandrels ( 28 ) are made of plastic, in particular PTFE.

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Rohrbün del ( 11 ) receiving housing jacket ( 1 ) in the longitudinal direction by a plate ( 8 ) is divided approximately in half, and that the inlet and outlet ( 4th or 6 ) is arranged for the heat-absorbing medium at the same end of the outer jacket.

6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inlet and outlet area for the heat-absorbing medium is separated by a partition plate ( 25 ) which is aligned with the housing shell ( 1 ) separating te housing plate ( 8 ), the inlet and outlet connections ( 21 and 23 ) being arranged radially opposite one another.