DE7909425U1 - Waermeuebertrager fuer zwei fluessige medien - Google Patents

Description

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22.1.1979 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Wärmeübertrager für zwei flüssige Medieη

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wärmeübertrager nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiger Wärmeübertrager bekannt (DE-GM 77 33 61¹I), bei welchem die Rohre für das erste, wärmeabgebende Medium zu zwei Bündeln zusammengefaßt sind, die ein etwa kreisförmiges Querschnittsprofil des Wärmeübertragers ergeben. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die in-

I nenliegenden Rohrabschnitte für das zweite, aufzuheizende | Medium die Vorlauf-, Rücklauf- und Umlenkkammer für das erste Medium durchsetzen und in eigene Kammern mündet, |

die auf die Kammern für das erste Medium axial aufgesetzt sind. Diese Ausführung benötigt wegen der Viel-

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zahl der Kammern in Achsrichtung verhältnismäßig viel Platz und ist auch insofern nachteilig, weil bei einer Zusammenschaltung mehrerer Wärmeübertrager infolge des kreisförmigen Querschnittsprofils jeder einzelnen Baueinheit eine optimale Nutzung des vorhandenen Einbauraumes nicht möglich ist. Außerdem sind für das aufzuheizende Medium schraubenlinienförmig verformte Spezialrohre vorgesehen, welche die Ausführung verteuern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie mit insgesamt drei Kammern für die Zuführung, Umlenkung und Abführung der beiden Medien auskommt, wodurch sich die Baulänge um die doppelte Höhe einer Kammer verkürzt. Infolge des rechteckigen Querschnitts eines Wärmeübertragers kann bei Zusammenschaltung mehrerer Baueinheiten der vorhandene Raum voll genutzt werden. Zur Bildung des Strömungsweges für das zweite Medium sind keine Speziairohre erforderlich. Die Verbindung der Rohre durch Krümmer ist herkömmlicher Stand der Technik und bereitet keine Fertigungsschwierigkeiten. Durch die Anordnung der Krümmer in den Kammern für das erste Medium wird der vorhandene Raum in diesen Kammern optimal genut zt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

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Besonders vorteilhaft ist es. wenn die Rohre für das eine Medium einen ovalen Querschnitt haben und je zwei übereinanderliegende Abschnitte der Rohrschlange für das andere Medium enthalten. Diese können zweckmäßig einen mindestens annähernd kreisförmigen Querschnitt haben.

Dadurch ist erreicht, daß sich eine verhältnismäßig große Wärmeübergangsfläche zwischen den beiden Medien ergibt. Wegen des kreisrunden Querschnittes der innenliegenden Rohrabschnitte kann eine hohe Strömungsgeschwindigkeit mit starker Turbulenz über dem gesamten Querschnitt, eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Wandtemperatur, eine geringe Verkalkungsgeschwindigkeit und eine hohe Druckbelastbarkeit der Rohre bei geringem Druckverlust erreicht werden.

Wenn die in einer Ebene liegenden Abschnitte der Rohrschlange für das zweite Medium mit ihren Krümmern zu einem eingangsseitigen ersten Strang und die in der anderen Ebene liegenden Abschnitte zu einem ausgangsseitigen zweiten Strang zusammengefaßt sind, läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß die beiden Anschlußenden der Rohrschlange nebeneinanderliegen und eine zwangsläufige Durchspülung der gesamten Rohrschlange erfolgt, wenn diese nach längerer Betriebs zeit entkalkt wird.

Eine besonders korrosionsbeständige Ausführung ergibt sich, wenn die Rohre des Primär- und des Sekundärkreises aus Kupfer bestehen. Diese Rohre sind auch gut formbar und erleichtern das Löten mit den übrigen metallischen Teilen des Wärmeübertragers.

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Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht des Wärmeübertragers ohne Isolierumhüllung, und Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1.

Beschreibung der Erfindung

Der Wärmeübertrager hat sechs in einer Ebene liegende Rohre 10, die an beiden Stirnseiten in Bohrungen einer Bodenplatte 11 eingelötet sind. Die Bodenplatten 11 sind als gezogene Blechteile mit hochgestelltem Flanschrand 12 ausgeführt. Sie haben die gleiche Form, wodurch die Fertigung und Lagerhaltung vereinfacht ist. Jeweils drei Rohre 10 sind zu einer Vorlaufgruppe 14 und einer Rücklaufgruppe 16 zusammengefaßt. Auf die in Figur 2 untere Bodenplatte 11 ist eine Deckelplatte 18 aufgesetzt, die ebenfalls als gezogenes Blechteil mit Flanschrand 19 ausgeführt und an diesem mit der Bodenplatte 11 dicht verschweißt ist. Die Deckelplatte 18 hat eine sickenförmige Vertiefung 20, die an einer kleinen Erhöhung 21 der Bodenplatte 11 unter Spannung, jedoch ohne feste Verbindung, anliegt und mit dieser Erhöhung 21 eine Labyrinth-Dichtung zwischen zwei Kammern 22 und 24 bildet. In die Kammer 22 mündet die Vorlaufgruppe 14 und in die Kammer 24 die Rücklaufgruppe 16 der Rohre 10 ein. Die in Figur 2 obenliegende Bodenplatte 11 bildet mit einer Deckelplatte 26 eine durchgehende Kammer 27, in die alle sechs Rohre 10 einmünden. Die Kammer 22 ist mit einem Anschlußstutzen 30 (Figur 1) für eine Vorlaufleitung eines

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Heizmediums und die Kammer 2-U mit einem Anschlußstutzen

31 für eine Rücklaufleitung des Heizmediums versehen. Beide Stutzen 30 und 31 sind an der unteren Randseite

32 der Deckelplatte 18 angebracht, so daß sie die Einbaulänge des Wärmeübertragers nicht vergrößern. In der Kammer 27 wird das über die Kammer 22 und die Vorlaufgruppe 14 zugeführte Heizmedium in die Rücklaufgruppe 16 und die Kammer 24 umgelenkt, von wo das Heizmedium über den Anschluß 31 in die Rücklaufleitung gelangt.

Der Wärmeübertrager ist ferner mit einer Rohrschlange 34 für ein aufzuheizendes Medium versehen, deren gerade Abschnitte J>G sich innerhalb der Rohre 10 erstrecken. Die geraden Abschnitte 36 sind außerhalb der Rohre 10 durch Krümmer 37 und 38 verbunden, welche innerhalb der Kammern 27 und 22, 24 angeordnet und dadurch vom Heizmedium umspült sind. Die Krümmer 37 sind einstückig an die geraden Abschnitte 36 der Rohrschlange 34 angeformt, während die Krümmer 38 an diese Abschnitte angelötet sind. Die Rohrschlange 34 ist zweilagig ausgeführt, d.h. sie hat einen eingangsseitigen ersten Strang 40, der in Figur 1 als untere Rohrreihe erscheint, und einen ausgangsseitigen zweiten Strang 42, der in Figur 2 in der Zeichnungsebene liegt und den ersten Strang 40 verdeckt. Die beiden Stränge 40 und 42 liegen unmittelbar aufeinander auf, sie haben kreisförmigen Querschnitt und sind zur Lagesicherung in den Rohren 10 am Außenumfang mit einzelnen Noppen 43 (Figur 1) versehen, welche die Innenwand der Rohre 10 berühren. Die Anschlußenden 44 der beiden Stränge 40 und 42 sind so lang ausgeführt, daß sie an die Deckelplatte 18 innen anstoßen. Außerdem sind die Anschlußenden 44 aufgeweitet und so abgekröpft, daß

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in sie eingesteckte Nippel 45 und 46 die Deckelplatte 18 mit Abstand durchsetzen und einwandfrei mit dieser verlötet werden können. Die Deckelplatte 18 hat an ihrer Kopfseite 48 einen vertieften Abschnitt 49 zum platzsparenden Unterbringen der Nippel 45 und 46. Die gegenüberliegenden, in der Kammer 22 liegenden Enden der beiden Stränge 40 und 42 der Rohrschlange 34 sind ebenfalls auseinandergekröpft und über einen l80°-Krümmer 50 miteinander verbunden, der ebenfalls vom Heizwasser umspült ist.

Der Zusammenbau des Wärmeübertragers geht einfach so vor sich, daß zunächst die Bodenplatten 11 mit den Rohren 10 verlötet und dann die über die Krümmer 37 paarweise verbundenen geraden Abschnitte 36 der Rohrschlange 34 von der Seite der Umlenkkammer 27 her in die Rohre 10 eingeschoben werden. Danach werden die Krümmer 38 und 50 an die freien Enden der Abschnitte 36 der Rohrschlange angelötet und die Deckelplatten 18 und 26 auf die Bodenplatten 11 aufgesetzt und mit diesen am Rande verschweißt, Dabei kommt die Vertiefung 20 in der Deckelplatte 18 zur ^ Anlage an die Erhöhung 21 der Bodenplatte 11, so daß ohne zusätzliche Maßnahmen die beiden Kammern 22 und 24 gebildet und ausreichend gegeneinander abgedichtet werden. Zum Schluß werden jeweils in einem Arbeitsgang die Anschlußenden 44 der Rohrschlange 34 mit der Deckelplatte 18 und den Nippeln 45 und 46 verlötet. Dabei sorgt die Deckelplatte 26 dafür, daß die Anschlußenden 44 nicht zurückweichen können.

Der so hergestellte Wärmeübertrager wird anschließend mit Polyurethan derart umschäumt, daß ein in der Zeichnung mit den strichpunktierten Linien 52 angedeuteter

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Quader entsteht, aus welchem die Anschlüsse für die beiden Medien herausragen.

Der beschriebene Wärmeübertrager zeichnet sich durch einen guten Wärmeübergang von dem einen auf das andere Medium aus. Das bedeutet, daß der Wärmeübertrager, bezogen auf eine bestimmte Leistung, verhältnismäßig geringe Wandtemperaturen aufweist und nur wenig zum Verkalken neigt. Dies wird vornehmlich durch die zweilagige Ausbildung der Rohrschlange 34 in den ovalen Rohren 10 und den kreisrunden Querschnitt der in den Rohren 10 steckenden geraden Abschnitte 36 der Rohrschlange 34 erzielt. Die Anordnung von jeweils zwei Rohrabschnitten 36 in einem Rohr 10 ergibt eine große Wärmeübertragungsfläche, ohne daß die Strömung in den Rohrabschnitten 3β bezüglich der unvermeidlichen Verkalkung nachteilig beeinflußt wird. Die mit dieser Doppelanordnung verbundene Verringerung des Durchflußquerschnittes für das Heizmedium wird durch die beschriebene Zusammenfassung der Heizrohre 10 zu einer Vorlauf- und einer Rücklaufgruppe ausgeglichen.

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Wärmeübertrager für zwei flüssige Medien Zus ammenfas sung

Es wird ein Wärmeübertrager für zwei flüssige Medien vorgeschlagen der sich durch einen kompakten, druckfesten und verwindungssteifen Aufbau auszeichnet und sich besonders platzsparend im Baukastensystem mit weiteren Wärmeübertragern zu größen Leistungseinheiten zusammensetzen läßt. Der Wärmeübertrager hat mehrere in einer Ebene angeordnete parallellaufende Rohre (10) für das eine Medium, die zu einer Vorlauf- und einer Rücklaufgruppe zusammengefaßt sind und an beiden Stirnenden in Kammern einmünden, von denen die eine eine Vorlaufkammer (22), eine zweite eine Rücklaufkammer (24) und die dritte eine Umlenkkammer (27) bildet. Das zweite Medium ist in einer Rohrschlange (34) geführt, deren gerade Rohrabschnitte (36) die Rohre (10) für das erste Medium vorzugsweise paarweise durchsetzen und deren Krümmer (37* 38) in den Kammern angeordnet sind und dort vom ersten Medium umspült werden. Die aus diesen Teilen gebildete Baueinheit ist in einem wärmeisolierenden Stoff, vorzugsweise in Polyurethanschaum, eingebettet.

Claims (1)

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   Ansprüche

   O U.J Wärmeübertrager für zwei flüssige Medien, mit parallellaufenden Rohren für das eine Medium, die zu einer Vorlauf- und einer Rücklaufgruppe zusammengefaßt und an beiden Stirnenden durch je eine gemeinsame Bodenplatte miteinander verbunden sind, wobei an der einen Bodenplatte durch einen entsprechend geformten Aufsatz eine der Vorlaufgruppe zugeordnete, mit einem Zulaufstutzen versehene Vorlaufkammer und eine der Rücklaufgruppe zugeordnete, mit einem Ablaufstutzen versehene Rücklaufkammer gebildet y-j ist, während an der anderen Bodenplatte ein die Mündungen aller Rohre überdeckender, eine Umlenkkammer bildender Aufsatz befestigt ist, und ferner mit die Rohre für das eine Medium durchsetzenden Rohrabschnitten für das zweite Medium, die an den Stirnseiten ebenfalls derart zusammengefaßt sind, daß ein an einem Zulaufstutzen beginnender und an einem Ablaufstutzen endender Strömungsweg für das zweite Medium gebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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   a) die zu einer Vorlauf- und einer Rücklaufgruppe (14 und l6) zusammengefaßten Rohre (10) für das eine Medium sind mindestens annähernd in einer Ebene liegend angeordnet;

   b) die in den Rohren (10) für das eine Medium steckenden Rohrabschnitte (36) für das zweite Medium „sind an den Stirnenden durch Krümmer (37 und 38) zu einer Rohrschlange verbunden;

   c) die Krümmer (37j 38) sind innerhalb der durch die Bodenplatten (11) und die Aufsätze (18 und 26) gebildeten Vorlauf-, Rücklauf- und Umlenkkammern (22, 24, 27) angeordnet;

   d) die aus den Rohren, den Bodenplatten und den Aufsätzen gebildete verwindungssteife Baueinheit ist in einen wärmeisolierenden Stoff, insbesondere in Polyurethanschaum, eingebettet.

   2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlüsse (30 und 31) für das eine Medium auf den gleichen Stirnseiten wie die beiden Anschlüsse (45 und 46) für das zweite Medium' angeordnet sind.

   3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (10) für das eine Medium einen ovalen Querschnitt haben und je zwei übereinanderliegende Abschnitte (36) der Rohrschlange (34) für das zweite

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   Medium enthalten, die einen mindestens annähernd kreisförmigen Querschnitt haben.

   1+. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene liegenden Abschnitte (36) der Rohrschlange (3*0 für das zweite Medium mit ihren Krümmern (37, 38) zu einem eingangsseitigen ersten Strang (ko) und die in der anderen Ebene liegenden Abschnitte (36) mit ihren Krümmern zu einem ausgangsseitigen zweiten Strang {k2) der Rohrschlange zusammengefaßt sind.

   5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Primär- und Sekundärkreises (10, 3* aus Kupfer bestehen.