DE3840980A1 - Waermetauscher, insbesondere wasserheizer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wasserheizer, bestehend aus einer Anzahl von Gliedern, über deren Außenseite ein Heizmedium, vorzugsweise Rauchgas eines Brenners, geführt ist und die von einer Anzahl zumindest ein zu beheizendes Medium, vorzugsweise Wasser, führenden Kanälen durchsetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen Wärmetauscher derart zu gestalten, daß er auch bei niedrigen Tremperaturen sogenannter Brennwertgeräte eine volle Ausnutzung der von einer Wärmequelle gelieferten Wärmeenergie ermöglicht.

Erfindungsgemäß sind die mindestens ein zu beheizendes Medium führenden Kanäle in einer Schar parallelverlaufend als ein Wandungselement ausgebildet, an dessen einander gegenüber­ liegenden, zu den Kanälen senkrechten Kanten Sammlerelemente für zumindest ein in diesen Kanälen geführtes Medium ansetzen.

Ein solches Wandungselement kann in besonders vorteilhafter Weise in seinen Kanälen zwei verschiedene zu beheizende Medien, z. B. Heizungs- und Brauchwasser, führen und diese verschiedenen Medien können voneinander gesondert durch einander benachbarte Kanäle des Wandungselementes im Gleich- oder Gegenstrom zu jeweils einem der beiden Sammlerelemente geführt werden.

Diese beiden Medien tauschen dabei ihre Wärme nicht nur untereinander über die kanalbegrenzenden Trennwände sondern auch mit dem Heizmedium, das über die Außenseiten der Glieder geführt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegen­ standes weisen die Sammlerelemente der einzelnen Glieder eine einheitliche Breite auf, die größer als die Dicke der Wandungs­ elemente ist, so daß zwischen aneinanderliegend parallel neben­ einandergereihten Wandungselementen zur Führung des Heizmediums benutzbare Räume gebildet und von den Sammlerelementen begrenzt werden.

Die Sammlerelemente liegen - zwecks inniger und solider Verbindung - mit Wandteilen an den die Kanäle bildenden Wandungs­ elementen an und sind mit ihnen flächig verbunden.

An ihren Außenseiten können diese Wandteile mit einer den Wärmetausch begünstigenden Profilierung, z. B. mit Rippen, versehen sein.

Zur Erleichterung des Zusammensetzens der Glieder aus jeweils einem Wandungselement und zwei Sammlerelementen, können diese Sammlerelemente aus zumindest zwei gemeinsam einen offenen Hohlraum einschließenden und mit diesem Hohlraum einander zugewendeten Hälften bestehen, die beidseits an das Wandungs­ element ansetzen.

Im Profil sind die Wandungselemente und die Sammlerelemente im Rahmen der Erfindung sehr mannigfaltig gestaltbar, so können etwa die Wandungselemente geschlossene Kanäle bilden und mit offene Profile bildenden Sammlerelementen verbunden werden oder auch umgekehrt.

Führen die Kanäle der Wandungselemente zwei verschiedene zu beheizende Medien, dann sind sie zweckmäßigerweise in ihren von den Sammlerelementen überdeckten Endbereichen zwecks Ver­ bindung mit den Hohlräumen der Sammler im Wechsel nach der einen und anderen Längsseite hin offen. Es kann sich beispielsweise um ansonsten geschlossene Kanäle handeln, die in den Endbereichen Ausnehmungen aufweisen.

Mit großem fertigungstechnischen Vorteil können sowohl die Wandungselemente als auch die Sammlerelemente über ihre gesamte Länge ein einheitliches Profil aufweisen und somit im Strang­ preßdruck, Druckguß od. dgl. Verfahren hergestellt werden und lassen sich zu beliebigen Dimensionen nach jeweiligem Bedarf ablängen.

Erfindungsgemäße Elemente lassen sich vielfältig verwenden, beispielsweise nicht nur für Wasserheizer, sondern auch für Nachschaltheizflächen u. dgl., insbesondere aber für mit Nieder­ temperaturen arbeitende Brennwertgeräte aller Art. Dank der hohen Wärmetauschfähigkeit erfindungsgemäßer Wärmetauscher lassen sie sich für nach dem Durchlaufprinzip arbeitende Wasser­ heizer verwenden, denen man bedarfsweise einen Pufferspeicher für kleine Zapfmengen anschließen kann. Die rasche Aufheizung von Brauchwasser wird vor allem durch den zweifachen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium einerseits und den beiden in den Gliedern geführten aufzuheizenden Medien andererseits begünstigt.

Die Zeichnungen stellen verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Wärmetauscher dar, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Frontalansicht eines die horizontalen Kanäle bildenden Wandungselementes,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch dieses Wandungs­ element nach II-II der Fig. 1,

Fig. 3 das Profil eines Sammlerelementes im Schnitt,

Fig. 4 einige miteinander strömungstechnisch verbundene Glieder schaubildlich,

Fig. 5 und 6 fakultative Profilierungen von Wandungselementen,

Fig. 7 das Profil eines Sammlerelementes und

Fig. 8 einen Endbereich des einzelnen Wärmetauscher- Gliedes schaubildlich.

Ein die horizontalen Kanäle 1 und 2 bildendes Wandungs­ element 3 ist - wie Fig. 2 zeigt - etwa mäanderförmig recht­ winkelig abgewinkelt, mit nach seinen beiden Seiten abwechselnd offenen Kanälen 1 und 2 ausgebildet. Beispielsweise dienen die Kanäle 1 der Führung eines zu erhitzenden Brauchwassers und die Kanäle 2 der Führung von Heizungswasser einer Umlaufheizung. Diese Kanäle können von dem aufzuheizenden Wasser im Gleich- oder Gegenstrom durchströmt werden.

Das Sammlerelement 4 wird bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel von zwei gleich profilierten Hälften gemäß Fig. 3 gebildet, die mit ihren offenen Hohlräumen 5 einander zugewendet miteinander verbunden sind.

Die beiden Hälften des Sammlerelementes 4 liegen mit Wand­ teilen 6 an dem die Kanäle 1, 2 bildenden Wandungselement 3 an und sind mit ihm durch Lötung oder Schweißung verbunden. Die Außen­ seiten der Wandteile 6 sind mit einer den Wärmetausch begünstigen­ den Profilierung, z. B. mit Rippen 7, versehen.

Infolge dieser Profilierung der Elemente 3 und 4 der einzelnen Glieder können diese Elemente außerordentlich rationell im Strangpreß- oder Druckguß-Verfahren gefertigt werden.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs­ beispiel sind die Kanäle 1 und 2 in ihrem Längsverlauf geschlossen und weisen nur in ihren Endbereichen Öffnungen 8 auf, die im Wechsel nach der einen oder anderen Seite weisen.

Fig. 4 zeigt die Führung der verschiedenen Medien in einem erfindungsgemäß gestalteten Wärmetauscher.

Die Sammlerelemente 4 der einzelnen Glieder weisen eine einheitliche Breite auf, die größer als die Dicke des Wand­ elementes 3 ist, so daß zwischen aneinanderliegenden, zueinander parallel nebeneinandergereihten Gliedern zur Führung des Heiz­ mediums in Pfeilrichtung 9 benutzbare Führungen 10 gebildet und seitlich von den Sammlerelementen begrenzt werden. Das eine der beiden Sammlerelemente 4 weist einen Brauchwassereinlaß 11 und einen Heizungswassereinlaß 12 auf, das andere Sammlerelement 4 besitzt einen Heizungswasserauslaß 13 und einen Brauchwasser­ auslaß 14.

Wie die Darstellung der Fig. 4 lehrt, werden die beiden ver­ schiedenen zu beheizenden Medien in gleichgerichteten Strömen durch die einander benachbarten horizontalen Kanäle 1 und 2 der Wandungselemente 3 geführt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei abgewandelte Ausführungsformen der die Kanäle 1 und 2 bildenden Wandungselemente 3, und zwar Fig. 5 ein mäanderförmiges Profil mit rechtwinkeligen Abwinkelungen und Fig. 6 ein Profil mit einer Platte 15, von der rechtwinkelig beidseits Stege 16 ausragen, die die Kanäle 17 und 18 begrenzen.

Beispielsweise können die Kanäle 17 Brauchwasser und die Kanäle 18 Heizungswasser führen.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Sammlerelementes, bei dem das gesamte Profil im Strangpreßverfahren od. dgl. gefertigt und mit Wandteilen 6 am Wandungselement 3 anliegend befestigt ist.

Fig. 8 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei der dem Wandungselement 3 zwei Hälften eines Sammlerelementes 4 beidseits angefügt sind. Diese Hälften führen die beiden ver­ schiedenen aufzuheizenden Medien und lassen sie in Pfeil­ richtung nach verschiedenen Seiten abströmen. Die Kanäle 1 und 2 werden dabei im Gegenstrom von diesen Medien durchströmt.

Eine Abschlußplatte 19 verschließt die Kanäle 1, 2 an deren Stirnseite.

Selbstverständlich sind darüber hinaus noch zahlreiche weitere Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung denkbar. So könnte auch eines der beiden Sammlerelemente 4 das eine der beiden aufzuheizenden Medien und das andere Sammlerelement 4 das andere Medium führen.

Claims (13)

1. Wärmetauscher, insbesondere Wasserheizer, bestehend aus einer Anzahl von Gliedern, über deren Außenseiten ein Heizmedium, vorzugsweise Rauchgas eines Brenners, geführt ist und die von einer Anzahl zumindest ein zu beheizendes Medium, vorzugsweise Wasser, führenden Kanälen durchsetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens ein zu beheizendes Medium führenden Kanäle (1, 2) in einer Schar parallelverlaufend als ein Wandungselement (3) ausgebildet sind, an dessen einander gegenüberliegenden, zu den Kanälen (1, 2) senkrechten Kanten Sammlerelemente (4) für zumindest ein diesen Kanälen (1, 2) geführtes Medium ansetzen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1, 2) zwei verschiedene zu beheizende Medien, z. B. Heizungs- und Brauchwasser, führen, und daß diese verschiedenen Medien voneinander gesondert durch einander benachbarte Kanäle (1, 2) im Gleich- oder Gegenstrom zu jeweils einem der beiden Sammlerelemente (4) geführt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sammlerelemente (4) der einzelnen Glieder eine einheitliche Breite aufweisen, die größer als die Dicke der Wandungselemente (3) ist, so daß zwischen aneinanderliegend parallel nebeneinandergereihten Wandungselementen (3) zur Führung des Heizmediums benutzbare Räume (10) gebildet und von den Sammlerelementen (4) begrenzt werden.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammlerelemente (4) mit Wandteilen (6) an den die Kanäle (1, 2) bildenden Wandungselementen (3) anliegen und mit ihnen flächig verbunden sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wandteile (6) mit einer den Wärmetausch mit dem Heizmedium begünstigenden Profilierung, z. B. mit Rippen (7) versehen sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammlerelemente (4) aus zumindest zwei gemeinsam einen offenen Hohlraum (5) einschließenden und mit diesem Hohlraum (5) einander zugewendeten Hälften bestehen, die beidseits an das Wandungselement (3) ansetzen.

7. Wärmetauscher nach einem der Anprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungselemente (3) geschlossene Kanäle (1, 2) bilden und mit offene Profile bildenden Sammler­ elementen (4) verbunden sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammlerelemente (4) geschlossene Hohlräume (5) bilden und mit offene Profile bildenden Wandungs­ elementen (3) verbunden sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenen Kanäle (1, 2) der Wandungselemente (3) in den von den Sammlerelementen (4) überdeckten Endbereichen zwecks Verbindung mit den Hohlräumen (5) der Sammlerelemente (4) im Wechsel nach der einen und anderen Längsseite hin offen sind, z. B. in diesen Endbereichen Ausnehmungen (8) aufweisen.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungselemente (3) und/oder die Sammlerelemente (4) über ihre gesamte Länge ein einheitliches Profil aufweisen und im Strangpreß-, Druckguß- od. dgl. -Verfahren hergestellt sind.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungselemente (3) einen etwa mäanderförmig mit rechtwinkeligen Abwinkelungen gegliederten Querschnitt auf­ weisen, der wechselnd nach der einen und anderen Seite hin offene Kanäle (1, 2) bildet (Fig. 5).

12. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungselemente (3) einen Querschnitt aufweisen, der aus einer ebenen Platte (15) und daraus senkrecht ausragenden, Kanäle (17, 18) begrenzenden Stegen (16) gebildet ist (Fig. 6).

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der Kanäle (1, 2) der Wandungselemente (3) durch an den außenliegenden Seiten der Sammlerelemente (4) befestigte Platten (19) abgeschlossen sind (Fig. 8).