DE4400720A1 - Heizsystem stabbeheizter Rohr-Durchlauferhitzer für Dreh- und Wechselstrom-Anschluß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für stabbeheizte Rohr-Durchlauferhitzer für Dreh- und Wechselstromanschluß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sie betrifft im engeren Sinn einen kleinvolumigen Durchlauferhitzer in dessen rohrförmigem Wasserweg ein Mantelrohrheizstab eingebracht ist, welcher unmittelbar vom strömenden Wasser umspült wird.

Derartige indirekt beheizte Durchlauferhitzer funktionieren nach dem Prinzip der Wärmeabgabe eines in einem Mantelrohr eingebetteten Heizleiters über die Heizstabisoliermasse zur Heizstabrohrwandung und an das Wasser. Diese Beheizungsart ist unter der Bezeichnung "Rohr im Rohr"-System bekannt. (Im Gegensatz hierzu liegen bei direkt beheizten Durchlauferhitzern blanke, unisolierte Heizwendeln direkt in Wasserkanälen.)

Ein anderes indirektes Beheizungssystem stellt beispielsweise das sog. "Rohr neben Rohr"-Prinzip dar. Hierbei werden besagte Heizstäbe an den Außenlängswandungen des Durchlaufrohres angeschweißt oder hart aufgelötet. Der Heizstab selbst kommt mit fließendem Wasser nicht in Berührung. Die Wassererwärmung erfolgt über das außenbeheizte Durchlaufrohr. Diese Beheizungsart ist jedoch infolge langer Lötwege bzw. Schweißnähte in der Herstellung äußerst aufwendig und der Wirkungsgrad gegenüber einer "Rohr im Rohr"-Beheizung geringer.

Eine weitere Art der indirekten Beheizung stellt das sog. "Rohr im Topf"-System dar. Hierbei sind in einem zumeist zylindrisch ausgebildeten Kupferbehälter mindestens drei Stück haarnadelförmig gebogene Heizstäbe über Schraubflansche oder ähnlichem untergebracht. Dieses System eignet sich für Drehstromanschluß, ist jedoch in der Ausführung ebenfalls sehr aufwendig und thermisch nicht einfach beherrschbar.

In US-PS 2,879,372 "Heatexchangers" ist ein indirekt beheizter Durchlauferhitzer der eingangs erwähnten Art beschrieben. Hierbei ist ein Wärmetauscherrohr samt innenliegendem Heizstab spiralförmig gewendelt, mit Anschlußstutzen für Wasserein- und Wasserauslaß versehen und in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht.

Des weiteren ist aus DE-OS 24 40 426 ein "Elektrischer Durchlauferhitzer" nämlicher Bauart bekannt. Ein wärmeisoliertes Durchflußrohr ist beidendig mit einem Einlauf- und einem Auslauf-Stutzen versehen. Innerhalb des Durchflußrohres ist ein Rohrheizkörper konzentrisch eingebracht und mittels eines aufgewickelten Runddrahts lagemäßig fixiert.

Diese beiden, bekannten Ausführungen sind, da nur mit einem einzigen Heizstab bestückbar, leistungsmäßig begrenzt. D.h. sie sind elektrisch lediglich ein- oder zweiphasig anschließbar.

Eine weitere gattungsgemäße Ausführung des in Rede stehenden Rohr-Durchlauferhitzers für hohe Leistungen ist in DE-AS 10 74 779 beschrieben. Hierin werden drei halbrundförmig gebogene Wasserführungsrohre mit innenliegenden Mantelrohrheizkörpern jeweils über einen gemeinsamen Kaltwasserverteiler und einen gemeinsamen Heißwassersammler strömungsmäßig rechtwinklig und parallel miteinander verbunden.

Versuche zeigten, daß rechtwinklige Umlenkungen der Wasserführung hohe Druckverluste verursachen, d. h. für einen ordnungsgemäßen Betrieb derartiger Geräte sind hohe Wasserleitungsdrücke erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrdurchlauferhitzer zu konzipieren, der einerseits hohe Anschlußleistungen ermöglicht und andererseits geringe Druckverluste aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich bereits aus Art und Weise der gestellten Aufgabe: Das Beheizungssystem ist drehstrommäßig anschließbar. Eine Mehrfachkombination einzelner Heizelemente gleicher oder unterschiedlicher Anschlußleistungen ist möglich. (Im Hinblick für Exportausführungen, welche meist von deutschen Normen abweichende Anschlußspannungen und Leistungen benötigen). Mit ein und demselben Gerätetyp können direkt am Einsatzort verschiedene Leistungen für ein-, zwei- oder dreiphasigen Betrieb realisiert werden. Aufgrund der geringen Strömungsverluste des Heizsystems kann ein hiermit ausgerüsteter Durchlauferhitzer in Gebieten mit äußerst niedrigen Wasserleitungsdrücken problemlos eingesetzt werden. Die Herstellung ist fertigungstechnisch einfach und preisgünstig. Eine Entsorgung des Heizsystems ist, da fast ausschließlich aus Kupfer bestehend, problemlos.

Ein Ausführungsbeispiel eines stabbeheizten Durchlaufsystems ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung des "Rohr im Rohr"-Systems im Querschnitt,

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Rohrdurchlauferhitzers mit im Dreieck geschalteten Heizstäben für dreiphasigen Anschluß,

Fig. 3 einen für mehrphasigen Anschluß konzipierten Rohrdurchlauferhitzer samt Wasserein- und Auslaßstutzen in Vorderansicht,

Fig. 4 den Rohrdurchlauferhitzer nach Fig. 3 in Draufsicht.

Gemäß Fig. 1 ist im Inneren eines aus Kupfer bestehenden Wasserdurchlaufrohres 1 ein ebenfalls aus Kupfer gefertigter Mantelrohrheizstab 2 eingebracht. Der Wasserweg 3 verläuft im Inneren des Wasserdurchlaufrohres 1 wobei der Mantelrohrheizstab 2 allseitig umspült wird.

Nach Fig. 2 sind drei Stück Mantelrohrheizstäbe elektrisch im Dreieck geschaltet und an Außenleitern L1, L2, L3 eines Drehstromnetzes angeschlossen. Die Mantelrohrheizstäbe 2 liegen in den Wasserwegen 3 der Wasserdurchlaufrohre 1 strömungsmäßig in Serie.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen die praktische Realisierung eines "Rohr im Rohr"-Heizsystems für Drehstromanschluß 3 Stück mit Mantelrohrheizstäben 2 bestückte Wasserdurchlaufrohre 1, 1′, 1′′ werden schleifenförmig gebogen und übereinandergestapelt wassermäßig in Reihe geschaltet.

Jedes Wasserdurchlaufrohr 1, 1′, 1′′ ist hierfür in der dargestellten Weise (Fig. 4) an beiden Öffnungen 4 konisch bis trichterförmig aufgeweitet und besitzt ein gerade auslaufendes Endstück 4′ mit ovalem Querschnitt. Die Enden 2′ der Mantelrohrheizstäbe 2 bzw. deren elektrische Anschlußbolzen 2′′ sind rechtwinklig gebogen herausgeführt. Zwecks hydraulischer Serienschaltung der Wasserdurchlaufrohre 1, 1′, 1′′ werden annähernd gerade verlaufende und daher druckverlustarme Verbindungs- Rohrstücke 5 in die oval aufgeweiteten Öffnungen 4 der Endstücke 4′ eingebracht. Infolge der sich nur allmählichen Querschnittsverjüngung erfolgt die Wasserumlenkung strömungsgünstig. Den Wasserein- bzw. Wasserauslauf bilden Anschlußstutzen 6, 7.

Nach Fig. 3 besteht ein "Rohr im Rohr"-Heizungssystem für Drehstrom aus: Wassereinlaufstutzen 6 - erstes beheiztes Wasserdurchlaufrohr 1′′ - erstes Verbindungsrohrstück 5 - zweites beheiztes Wasserdurchlaufrohr 1′ - zweites Verbindungsrohrstück 5 - drittes beheiztes Wasserdurchlaufrohr 1 - Wasserauslaufstutzen 7. (Reihenfolge in Strömungsrichtung).

Mantelrohrheizstab 2, Verbindungsrohrstücke 5 sowie Wassereinlaufstutzen 6 und Wasserauslaufstutzen 7 werden in die aufgeweiteten Öffnungen 4, 4′ der Wasserdurchlaufrohre 1, 1′, 1′′ hart eingelötet oder eingeschweißt und sind wasser- und druckdicht miteinander verbunden.

Durch Mehrfachkombinationen einzelner "Rohr im Rohr"- Elemente gleicher oder unterschiedlicher Leistung sind für den elektrischen Anschluß an drei Phasen, zwei Phasen oder Wechselstrom folgende Leistungsvarianten möglich:

Dreiphasenbetrieb:
dreimal 8 kW = 24 kW
Zweiphasenbetrieb:
zweimal 6 kW = 12 kW
Wechselstrom:
8 kW + 4 kW = 12 kW
Einmal 8 kW = 8 kW
Einmal 4 kW = 4 kW.

Claims (2)

1. Heizsystem stabbeheizter Rohr-Durchlauferhitzer für Dreh- und Wechselstromanschluß mit schleifenförmig gebogenen Wasserdurchlaufrohren samt innenliegenden und vom strömenden Wasser direkt umspülten Mantelrohrheizstäben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchlaufrohre (1, 1′, 1′′) höhenmäßig übereinanderliegend angeordnet sind und daß deren Ein- und Austrittsöffnungen (4) jeweils über Verbindungsrohrstücke (5) strömungsmäßig miteinander verbunden und in Reihe geschaltet sind.

2. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchlaufrohre (1, 1′, 1′′) mit Mantelrohrheizstäben (2) verschiedener Anschlußleistungen bestückt sind.