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Wärmeaustauscher, insbesondere für Flüssigkeitserwärmung Bekannt sind
Wärmeaustauscher zum Austausch der Wärme zwischen Heizdampf oder Heizwasser und
einer anderen Flüssigkeit, z. B. Gebrauchswarmwasser, bei denen die Heizflüssigkeit
oder die anzuwärmende Flüssigkeit durch enge Rohre geleitet wird, die an der Außenseite
von der anderen Flüssigkeit umgeben sind. Hierbei macht die - Reinigung Schwierigkeiten,
die Rohre werden angefressen und müssen daher trotz der geringen Druckunterschiede
zwischen der Außen- und Innenseite der. engen Rohre übermäßig dickwandig ausgebildet
sein.
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' Bekannt sind auch Wärmeaustauscher mit einer Reihe gleichachsig
ineinandergesteckter liegender Zylinder, die paarweise abwechselnd an ihren Enden
zu Ringräumen zusammengeschlossen und mit einem Flansch zwischen Endteilen eines
Kessels und Deckels befestigt sind. Um die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit
zu erhöhen, sind schon symmetrisch zur Mittelachse des Wärmeaustauschers besondere
zylindrische Trennwände in alle einzelnen Ringräume eingebaut worden. Infolge des
Vorhandenseins dieser Trennwände führen die Flüssigkeiten sowohl eine Hinundherbewegung
als auch eine Aufwärtsbewegung in den gebildeten Zylinderschalen aus. Da das Kühlwasser
dabei in der Mitte des Wärmeaustauschers abgezogen wird, -%iollführt es in der oberen
Hälfte des Wärmeaustauschers 'keine geregelte Strömung entsprechend einer temperaturmäßigen
Schichtung. Die obere Hälfte des Wärmeaustauschers trägt daher zur Wärmeübertragung
nur wenig bei. Es besteht auch die Gefahr, daß sich in der oberen Hälfte des W ärmeaustauschers
wegen des Fehlens einer kräftigen Strömung Luftsäcke bilden. Die bekannte Ausführungsform
verhütet also nicht die Bildung von Luftsäcken und damit die
Korrosionsgefahr.
Sie ist außerdem noch kostspielig. Der Wärmeaustausch geht auch nicht an allen Stellen
in günstigem Gegenstrom vor sich.
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Bei ähnlichen Ausführungsformen stehen die ineinandergesteckten Wärmedurchgangszylinder
senkre-htaclisig, und die Flüssigkeitsströme laufen waagerecht. Hierbei muß der
Flüssigkeitsstrom künstlich erzeugt werden, und es besteht außerdem die Gefahr der
Bildung von Luftsäcken.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen ähnlichen Wärmeaustauscber mit
ineinandergesteckten liegenden Wärmedurchgangszylindern, die paarweise abwechselnd
an ihren Enden zu Ringräumen zusammengeschlossen und mit einem Flansch zwischen
Endteilen an das Außengehäuse eingeschaltet sind, und das Wesentliche besteht darin,
daß zur Aufrechterhaltung temperaturmäßiger Schichtung in bekannter Weise die kälteren
Anschlüsse unten und die wärmeren oben angebracht und die Wasserräume zwischen ihnen
in den vollen Querschnitten zwischen den Wärmedurchgangszvlindern frei sind. Zusätzliche
Trennwände fallen dabei vollständig fort, so daß geringstmögliches Gewicht und einfache
Herstellung erreicht wird.
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Wegen des ununterbrochenen Temperaturanstieges von unten nach oben
entwickelt sich beim Erfindungsgegenstand eine geregelte Strömung des die zylindrischen
Schalen von unten nach oben durchströmenden zu erwärmenden Wassers und des von oben
nach unten strömenden heizenden Wassers, ähnlich wie dies bei Zimmerheizkörpern
einer Warmwasseranlage der Fall ist. Unter dem Einfluß der verschiedenen Dichten
wählt das sich nur langsam bewegende Wasser (oder sonstige Mittel) nicht die kürzeste
Verbindung zwischen Eintritt und Austritt, sondern es erfüllt den ganzen ihm gebotenen
Strömungsweg, d. h. es erfüllt die gesamten zylindrischen Schalen und strömt in
diesen nach oben bzw. nach unten. Der reine Gegenstrom, der sich hierbei in besonders
vollkommenem Maße ergibt, bewirkt einen sehr wirksamen Wärmeaustausch mit geringen
Temperaturgefällen zwischen den beiderseitigen Höchsttemperaturen, und zwar selbst
bei kurzzeitiger sehr starker Entnahme von Gebrauchsflüssigkeit, weil dqrch die
Großraumausbildung und die infolgedessen bestehenbleibendeWasserschichtung erst
nach völliger Entleerung des Wärmeaustauschers kalte Gebrauchsflüssigkeit in die
Entnahmeleitung gelangen kann. Der neue Wärmeaustauscher ist zur Reinigung oder
Auswechselung von Teilen auch leicht zugänglich und läßt sich auch ohne Schwierigkeit
im Verhältnis zum Durchmesser ziemlich kurz herstellen, so daß er auch in engen
Räumen bequem- unterbringbar ist. Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an
einem Ausführungsbeispiel und in einer Anwendungsform, und zwar ist Abb. i Längsschnitt
eines Warmwasserbereiters, Abb. 2 Ansicht eines Wärmespeichers in einer Sammelheizung
mit mehreren Warmwasserbereitern der neuen Art.
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Nach _ Abb. i ist ein Wärmeaustauscrereinsatz ausgebildet, indem an
einem Flansch i ein Blechzylinder 2 angeschweißt ist, mit dessen entgegengesetztem
Ende wiederum ein etwas engerer Blechzylinder 3 verschweißt ist, und so fort bis
zu einem innersten Blea:zylinder .f, der durch einen Boden 5 geschlossen ist. Dieses
Ganze ist von einem Kessel 6 mit Boden 7 und Befestigungsflansch 8 auf der einen
Seite und einem Deckel 9 mit Flansch io auf der anderen Seite umschlossen. Der Flansch
i des Einsatzes ist dabei unter Zwischenlage von Dichtungsringen zwischen den Flanschen
8, io mittels Schraubenbolzen eingespannt. Ein obenliegender Zulaufstutzen ii und
untenliegender Ablaufstutzen 12 des Kessels 6 dienen zum Einschalten des größeren
rechten Wärmeaustauscherraumes z. B. in den Heizwasserkreis eines Heizkessels. Stutzen
13 und 14. des Deckels 9 dienen zum Zuführen und Abführen des zu erwärmenden Nutzwassers,
das unmittel-, bar aus dem Wasserleitungsnetz entnommen wird.
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In dem linksseitigen Wasserraum steigt das Nutzwasser langsam auf,
so daß es genügend Zeit hat zum Eindringen bis in die von den Zylindern gebildeten
Ringräume. Ein Schirm 17 hinter dem Einlaßstutzen soll das einströmende Wasser in
die Ringräume lenken. Im Falle, daß das Nutzwasser mit großer Geschwindigkeit fließt,
erfolgt die Zufuhr des Nutzwassers (oder sonstigen Mittels) zu den hinteren Zylinderräumen
durch das strichpunktiert gezeichnete Zuleitungsrohr 15 an der rechten Seite des
Nutzwasserraumes. In diesem Falle können dann zweckmäßig auch einzelne kurze Stutzen
gegeneinander versetzt je zwei benachbarte hintere Enden vier Zvlinderräume miteinander
verbinden, wie bei 16 angedeutet. Ein Schirm 17 am Deckel 9 ergibt fast immer eine
einwandfreie Wasserführung.
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Nach Abb.2 ist ein Wärmespeicher 18 an die Vorlaufleitung i9 und Rücklaufleitung
20
eines Heizkessels angeschlossen und enthält somit einen vorgewärmten Wasservorrat.
An die Vorlaufleitung 19 und Rücklaufleitung 20 sind ferner in etwas größerer Höhenlage
als der Behälter 18 mehrere Wärmeaustauscher 6 gemäß der Erfindung angeschlossen,
so daß durch Thermosyphonumlauf die Wasserinhalte in diesen ebenfalls auf der Temperatur
des Speicherbehälters 18 bleiben. Die Gebrauchswasserstutzen 13, 14 der Wärmeaustauscher
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sind zu Sammelrohren 21, 22 vereinigt. Sicherheitsventile 23 sichern jeden Wärmeaustauscher
6 gegen übermäßige Drucksteigerung auf der Gebrauchswasserseite für den Fall, daß
er durch Absperrventile für sich abgesperrt ist, z. B. um auseinandergenommen zu
werden. Wenn nämlich dieses Absperren bei kaltem Zustande erfolgt und dann inzwischen
aufgeheizt wird, muß das sich ausdehnende Gebrauchswasser Raum erhalten. Eine solche
Anlage ist selbst in engen Heizkellern gut unterbringbar, weil bei Instandsetzungsarbeiten
für ein Auseinandernehmen der einzelnen Wärmeaustauscher nur wenig Platz erforderlich
ist