EP1340953B1 - Wärmetauscher, insbesondere für Schwimmbäder - Google Patents

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EP1340953B1
EP1340953B1 EP03004138A EP03004138A EP1340953B1 EP 1340953 B1 EP1340953 B1 EP 1340953B1 EP 03004138 A EP03004138 A EP 03004138A EP 03004138 A EP03004138 A EP 03004138A EP 1340953 B1 EP1340953 B1 EP 1340953B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
medium
heat exchanger
corrugated hose
separate connections
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03004138A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1340953A3 (de
EP1340953A2 (de
Inventor
Bernd Dr. Michelfelder
Bernd Seeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Witzenmann GmbH
Original Assignee
Witzenmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Witzenmann GmbH filed Critical Witzenmann GmbH
Publication of EP1340953A2 publication Critical patent/EP1340953A2/de
Publication of EP1340953A3 publication Critical patent/EP1340953A3/de
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Publication of EP1340953B1 publication Critical patent/EP1340953B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0248—Arrangements for sealing connectors to header boxes

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for swimming pools, comprising a substantially cylindrical housing, which is flowed through substantially axially by a first medium, wherein the housing has at its axial end faces connections for connection to adjacent line sections for the first medium, while a second Medium flows through two separate radially extending to the housing connections a laid in the housing and designed as a helix line whose helical axis is parallel to or identical to the housing axis, wherein the helical line for the second medium consists of a corrugated tube, extending in the radial direction end portions which are connected and fixed to the separate terminals for the second medium, and wherein the separate terminals for the second medium extend from the outside while traversing the housing to the inside of the housing.
  • Such swimming pool heat exchangers are used to heat the bath water as the first medium by means of a heating water as the second medium, wherein the ratio of the volume flows of bathing water and heating water is of the order of about 5 to 1. Accordingly, the bath water flows through the heat exchanger in the axial direction and in this case flows around the Edelwassertechnisch, which is laid to increase the heat exchange surfaces helically in the heat exchanger housing.
  • a cylindrical displacement body is usually arranged within the helix, which directs the bathing water flow around the heating water line.
  • Such heat exchanger designs are also known for other applications and so z. B. also in fuel coolers, as in the DE-A 34 40 060 is disclosed.
  • a major problem in mounting the heat exchanger is that the helical pipe must be welded from the inside, so under very tight conditions against a housing opening in alignment with the on the outside radially extending separate terminals.
  • the helical heating water line is just as stainless as the housing;
  • the components are also made of titanium.
  • the design with helical pipe and with a usually additionally arranged within the coil displacement body inevitably leads to a relatively large volume of construction with a correspondingly large weight, this large volume due to the high quality materials consistently used also correspondingly large production costs.
  • the present invention seeks to provide a heat exchanger, in particular for swimming pools available, which is characterized by a simplified mounting and cheaper manufacturability.
  • This object is achieved in that the extending in the radial direction end portions of the corrugated hose corrugated and connected inside the housing to said separate connections for the second medium via a plug connection and fixed there in the region of their corrugations.
  • the main advantage of the inward routing of the connection between the corrugated hose coil and the separate connections for the second medium is that the corrugated hose can be fixed by simple plug-in mounting on these inwardly projecting separate terminals, without the need for a welded connection or a similarly complicated connection method What would be in the cramped installation space inside the housing would be very difficult or would accomplish only an additional division of the housing.
  • the end portions of the corrugated hose are inserted into the separate connections for the second medium and fixed there, for example, by pins which engage positively in troughs of the corrugated hose.
  • the determination of the corrugated hose in the separate terminals on other fixing means such as form-fitting the corrugated hose acting on staples, locking or clamping elements and the like is possible, as long as they meet the demands and requirements, as they exist in the present exemplary application of a swimming pool heat exchanger.
  • the separate connections for the second medium are formed separately from the housing and inserted through the housing openings, so that during assembly of the heat exchanger first given the corrugated hose coil in the housing and only then separate connections are inserted from the outside into the radial housing openings and finally the plug connection between corrugated hose and separate terminals when inserting the separate terminals is made in the housing.
  • the corrugated hose can be fixed by the said fixing pins on the separate connections.
  • various embodiments are conceivable, such as a screw connection.
  • This plug-in assembly can against withdrawal of the separate connections from the housing - similar to the case of the corrugated hose connector - are secured by fixing means in the form of fixing pins on the inside of the housing act on the separate connections and this form-fitting on the housing wall set by the fixing pins on create the housing inner wall.
  • the said and demanded rotation of the separate terminals relative to the housing can be achieved in a simple manner by a hexagonal shape, by knurling, polygonal or other polygonal shape, wherein the separate terminal may have a shoulder or a collar in said hexagonal shape, while the Housing opening should have at least in some areas this form-fitting collar.
  • a sealing element in the overlapping area between corrugated hose and separate connection which can most easily consist of at least one O-ring which is attached to the associated corrugated hose end section is positively engages in at least one wave trough and with its the radial portion of the separate Occurs for the second medium acting on the outside of the inside of the radial portion.
  • Said radial sections of the separate connections for the second medium are expediently made smooth cylindrical in order to produce the required tight connection with the sealing element (that is, preferably the O-ring).
  • At least one of the corrugated tube end sections can cooperate with a different fixing means than the fixation pin, in particular in the case of larger pressure differences between the first and second medium.
  • This fixing means can produce a latching connection, for example, by a barb-like configuration.
  • Another fixing means may be formed in that, in addition to the sealing element, it is plugged onto the corrugated hose and inserted together with it into the separate connection, wherein the fixing means should be dimensioned in its diameter relative to the diameter of the separate connection in such a way that it is prestressed the inside of which rests, wherein the fixing means beyond should also engage positively in the corrugated tube.
  • the corrugated tube end portion may consist of a corrugated tube formed by simply cutting to length.
  • the corrugated hose end section is calibrated by stretching and somewhat reduced in its flexibility so as not to give way when compressed in the separate connection by upsetting in the axial direction.
  • spacers are provided between the corrugated hose coil and the inner surface of the casing jacket, through which the first medium, in particular the swimming pool water, can also flow through this gap region between the housing and the corrugated hose.
  • the spacers should be designed so that they favor the aforementioned plug-in assembly.
  • the spacers mentioned have the further advantage that the corrugated hose is supported by them in order to be able to prevent flow-induced noise emissions.
  • it can be recommended not only to improve the flow around, but also to prevent flow-induced noise, one or more Anström emotions in the form of baffles in the housing and the corrugated hose coil to use.
  • a particular advantage of the simplified mounting of the heat exchanger according to the invention and also the fact that the separate connections are not integrally connected to the housing, but are formed separately from this, is that only responsible for the heat exchange surfaces, so the corrugated hose from Stainless steel must be made, while the housing may consist of corrosion-resistant plastic, which can reduce the cost of the heat exchanger according to the invention again drastically.
  • the helical line had to be welded to the housing in the region of the radial openings and brought into connection with the radial ports, so that also a weldable corrosion-resistant material, ie in particular stainless steel was required for the housing.
  • connection of corrugated hose and separate connection can be made by plug-in assembly and without welding; And if you wanted to make the separate connection also made of stainless steel, so could still consist of the entire plastic housing and still allow a significant cost reduction.
  • the first medium usually consists of the swimming pool water, while the second medium is formed by the heating medium or the heating water.
  • the present heat exchanger can also be used for cooling fluids, with the second medium then having to have a temperature reduced relative to the fluid temperature.
  • the heat exchanger for other media combinations, for example for domestic water heating in gas heating, fuel cells and the like, for waste heat recovery and more generally for a variety of industrial applications, in the automotive sector, etc. - just where usually heat exchangers Cooling or heating coil design can be used.
  • the present subject invention has the advantage that in a heat exchanger housing, the front side only have connections for a medium due to the required volume flow rate, the second medium is guided via radial ports in the heat exchanger and there can be transported over a corrugated hose coil with maximum length and thus maximum responsible for the heat exchange surface. That is, there are no transition areas such as manifolds or the like required to make the connection between the corrugated hose and arranged on the outside of the housing connections and usually due abprupter changes in the flow direction, a large pressure drop and because of their own not beendanziehiehenden for heat length cause a reduced heat exchanger performance.
  • results in the subject invention in which the corrugated tube merges directly into the separate connections for the second medium, in comparison with heat exchanger designs of comparable dimensions, a significantly reduced pressure loss or improved heat exchanger performance.
  • the omission of welding of the metallic components with respect to the connection of the corrugated hose to the separate connections to apply a simplistic connection technique, and with respect to the connection between the heat exchanger housing and the separate terminals to be able to produce both objects made of different materials, so that now the Housing may consist of inexpensive plastic.
  • a first medium, in the present case the swimming pool heat exchanger, the swimming pool water via axial ports 4, 5 in the housing interior or flows out of this, is made of an approximately cylindrical housing 2 and a laid in the housing corrugated hose coil the corrugated hose coil 3 flows through a second medium, in the present case of heating water, wherein the corrugated hose 3 is connected to two separate terminals 6, 7, which are passed through openings 8, 9 in the heat exchanger housing and project radially outwards, where they have external threads 10th , 11 can be connected to adjacent line sections.
  • connection of the Wellschlauchendabitese.12, 13 with the end portions 14, 15 of the separate terminals 6, 7 carried out by nesting, each between corrugated hose and separate connection, a sealing element 16, 17 is arranged in the form of at least one O-ring, the form-fitting in at least engages a terminal corrugation.
  • Each Wellschlauchendabites 12, 13 is fixed in the end portions 14, 15 of the separate terminals 6, 7 via two engaging on each opposite sides of the corrugated hose fixing pins 18, 19 which engage in a trough a terminal corrugation from the outside and through openings in the End portions of the separate terminals are guided.
  • the separate terminals 6, 7 are inserted from the outside into the openings 8, 9 of the heat exchanger housing and there likewise via two fixing pins 20, 21 fixed in the end position.
  • Each of these fixing pins 20, 21 is expediently and in order to simplify the assembly effort integrally connected to one of the fixing pins 18, 19 for fixing the corrugated hose coil.
  • the fixing pins are held in position by screw-in sleeves formed by the first medium ports 4, 5, and screwed in the axial direction to the front ends of the heat exchanger housing.
  • the assembly of the heat exchanger 1 is carried out in the following steps: In the cylindrical housing 2, the coil 1 is inserted from the outside, the separate terminals 6, 7 inserted into the housing openings 8, 9 and attached to the end portions 12, 13 of the corrugated hose coil; Subsequently, the corrugated hose coil are fixed to the separate terminals and the separate connections in the heat exchanger housing by the fixing pins 18, 19 and 20, 21 and the screwed 4, 5 screwed into the front of the housing to hold the fixing pins in position.
  • the screw-4, 5 are sealed by O-rings 22, 23 relative to the heat exchanger housing and the separate connections are sealed by O-rings 24, 25 relative to the heat exchanger housing.
  • the screw-4, 5 are fixed by screwing on the heat exchanger housing via rivets 26, 27 against rotation.
  • the separate terminals 6, 7 have a stop collar 28, 29, which limits the insertion of the separate terminals in the housing opening 8, 9. Below (based on FIG. 1 respectively. FIG.
  • this stop collar 28, 29 is a shoulder of the separate terminals in the form of a hexagon over which the separate terminals are fixed against rotation on one of the housing openings 8, 9 radially outwardly projecting collar 30, 31 by this radially projecting collar 30, 31 is formed in adaptation to the hexagonal shape of the separate terminals.
  • the present invention offers the advantage of a heat exchanger for any application and in particular for swimming pools for Being able to provide, which has a significantly reduced weight, a significantly reduced volume and thus reduced manufacturing costs, which can be further reduced by the fact that the housing and the separate terminals are made of inexpensive plastic.
  • the heat exchanger according to the invention is characterized by a greatly simplified installation effort, since the corrugated hose can be determined by simply nesting on the separate terminals.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher insbesondere für Schwimmbäder, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, das von einem ersten Medium im Wesentlichen axial durchströmt wird, wobei das Gehäuse an seinen axialen Stirnseiten Anschlüsse zur Verbindung mit angrenzenden Leitungsabschnitten für das erste Medium aufweist, während ein zweites Medium über zwei separate sich radial zum Gehäuse erstreckende Anschlüsse eine im Gehäuse verlegte und als Wendel ausgebildete Leitung durchströmt, deren Wendelachse parallel zu oder identisch mit der Gehäuseachse verläuft, wobei die wendelförmige Leitung für das zweite Medium aus einem Wellschlauch besteht, der in Radialrichtung verlaufende Endabschnitte aufweist, die an die separaten Anschlüsse für das zweite Medium angeschlossen und dort festgelegt sind, und wobei sich die separaten Anschlüsse für das zweite Medium von außen unter Durchquerung des Gehäuses bis auf die Gehäuseinnenseite erstrecken.
  • Derartige Schwimmbadwärmetauscher werden dazu verwendet, das Badewasser als erstes Medium mit Hilfe eines Heizwassers als zweites Medium zu erwärmen, wobei das Verhältnis der Volumenströme von Badewasser und Heizwasser in der Größenordnung von etwa 5 zu 1 liegt. Demzufolge durchströmt das Badewasser den Wärmetauscher in Axialrichtung und umströmt hierbei die Heizwasserleitung, die zur Vergrößerung der Wärmeaustauschoberflächen wendelförmig im Wärmetäuschergehäuse verlegt ist. Um eine zuverlässige Beaufschlagung der wendelförmigen Leitung zu erhalten, ist üblicherweise innerhalb der Wendel ein zylinderförmiger Verdrängungskörper angeordnet, der den Badewasserstrom um die Heizwasserleitung lenkt. Derartige Wärmetauscherbauformen sind auch für andere Anwendungsgebiete bekannt und so z. B. auch bei Kraftstoffkühlern, wie es in der DE-A 34 40 060 offenbart ist. Bei diesem Stand der Technik besteht ein wesentliches Problem beim Montieren des Wärmetauschers darin, dass die wendelförmige Rohrleitung von innen, also unter sehr beengten Verhältnissen gegen eine Gehäuseöffnung fluchtend zu den auf der Außenseite radial verlaufenden separaten Anschlüssen geschweißt werden muss.
  • In der Regel besteht für die genannten Schwimmbadwasseranwendungen die wendelförmige Heizwasserleitung ebenso aus Edelstahl wie das Gehäuse; bei besonders korrosionsanfälligen Anwendungen, wie etwa bei Verwendung für Mineral- oder Meerwasserbäder, werden die Bauteile auch aus Titan hergestellt. Ganz allgemein führt die Bauform mit wendelförmiger Rohrleitung und mit einem meist zusätzlich innerhalb der Wendel angeordnetem Verdrängungskörper zwangsläufig zu einem relativ großen Bauvolumen mit entsprechend großem Gewicht, wobei dieses große Bauvolumen aufgrund der durchweg verwendeten hochwertigen Materialien auch noch entsprechend große Herstellungskosten bedingt.
  • Aus der JP 59 197797 A ist ein Wärmetauscher der genannten Art bekannt, bei dem die in Radialrichtung verlaufenden Endabschnitte des Wellschlauchs glattzylindrisch mit endständigem Anschlussflansch ausgebildet und mit den separaten Anschlüssen für das zweite Medium verbunden sind.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher insbesondere für Schwimmbäder zur Verfügung zu stellen, der sich durch eine vereinfachte Montierbarkeit und günstigere Herstellbarkeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die in Radialrichtung verlaufenden Endabschnitte des Wellschlauchs gewellt ausgebildet und im Gehäuseinneren an die genannten separaten Anschlüsse für das zweite Medium über eine Steckverbindung angeschlossen und dort im Bereich ihrer Wellungen festgelegt sind.
  • Der wesentliche Vorteil des nach innen Verlegens der Verbindung zwischen Wellschlauchwendel und den separaten Anschlüssen für das zweite Medium besteht darin, dass der Wellschlauch durch einfache Steckmontage an diesen nach innen ragenden separaten Anschlüssen festgelegt werden kann, ohne dass es einer Schweißverbindung oder eines ähnlich komplizierten Verbindungsverfahrens bedarf, was sich bei dem beengten Einbauraum im Gehäuseinneren als sehr schwierig gestalten würde bzw. nur über eine zusätzliche Teilung des Gehäuses zu bewerkstelligen wäre.
  • Verantwortlich für die erfindungsgemäßen Vorteile ist nicht nur die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss, sondern auch der in das Gehäuse hineinragende separate Anschluss, wodurch sich Wellschlauch und se-parater Anschluss über einen gewissen Bereich überlappen können, der einerseits zur gegenseitigen Abdichtung und andererseits zur gegenseitigen Festlegung ausgenutzt werden kann. Als Ergebnis erhält man einen Wärmetauscher, der mit einem erheblich reduzierten Montage- bzw. Herstellungsaufwand auskommt.
  • Vorteilhafterweise sind die Endabschnitte des Wellschlauchs in die separaten Anschlüsse für das zweite Medium eingesteckt und dort beispielsweise durch Stifte festgelegt, die formschlüssig in Wellentäler des Wellschlauchs eingreifen. Ebenso ist aber auch die Festlegung des Wellschlauchs in den separaten Anschlüssen über andere Festlegungsmittel wie formschlüssig den Wellschlauch beaufschlagende Klammern, Rast- oder auch Klemmelemente und dergleichen möglich, solange sie den Belastungen und Anforderungen genügen, wie sie etwa im vorliegenden exemplarischen Anwendungsfall eines Schwimmbadwärmetauschers bestehen.
  • Für die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und den separaten Anschlüssen empfiehlt es sich insbesondere, wenn die separaten Anschlüsse für das zweite Medium separat vom Gehäuse ausgebildet und durch Gehäuseöffnungen hindurchgesteckt sind, so dass bei der Montage des Wärmetauschers zunächst die Wellschlauchwendel in das Gehäuse gegeben und erst anschließend die separaten Anschlüsse von außen in die radialen Gehäuseöffnungen hineingesteckt werden und schließlich die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und separaten Anschlüssen beim Hineinstecken der separaten Anschlüsse in das Gehäuse hergestellt wird. Sobald sich die separaten Anschlüsse gegenüber dem Gehäuse in der richtigen Endposition befinden, kann der Wellschlauch durch die genannten Fixierungsstifte an den separaten Anschlüssen festgelegt werden.
    Was die Verbindung zwischen den separaten Anschlüssen und dem Gehäuse betrifft, so sind verschiedene Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise eine Schraubverbindung. Da aber die separaten Anschlüsse an ihrem freien und auf der Außenseite des Wärmetauschers befindlichen Ende in der Regel ebenfalls eine Schraubverbindung zum Anschluss einer hieran festzulegenden mediumführenden Leitung tragen, würde dies die Gefahr mit sich bringen, dass das Anzugsdrehmoment bei der Montage der mediumführenden Leitung an den separaten Anschluss nicht nur auf das hier betroffene Gewinde übertragen wird, sondern auch auf das zweite Gewinde, über das der separate Anschluss am Wärmetauschergehäuse festgelegt ist. Aus diesem Grund empfiehlt sich im Verbindungsbereich zwischen separatem Anschluss und Wärmetauschergehäuse eine Steckverbindung, die jedoch zur Aufnahme von Torsionskräften und somit zum Abfangen des erwähnten Anzugsdrehmomentes formschlüssig drehfest ausgeführt sein sollte. Diese Steckmontage kann gegen Herausziehen der separaten Anschlüsse aus dem Gehäuse - ähnlich dem Fall der Wellschlauch-Steckverbindung - durch Festlegungsmittel in Form von Fixierungsstiften gesichert werden, die auf der Gehäuseinnenseite die separaten Anschlüsse beaufschlagen und diese formschlüssig an der Gehäusewand festlegen, indem sich die Fixierungsstifte an die Gehäuseinnenwand anlegen.
  • Um die erwähnten Fixierungsstifte zur Festlegung des Wellschlauchs im separaten Anschluss einerseits und zur Festlegung des separaten Anschlusses im Gehäuse andererseits, die zweckmäßigerweise zur Vereinfachung der Montage für jeden separaten Anschluss miteinander verbunden sein können, gegen Herausfallen während des Betriebs des Wärmetauschers zu sichern, können diese durch Einschraubhülsen in ihrer Einbauposition festgelegt werden, wobei diese Einschraubhülsen am einfachsten durch die stirnseitig am Gehäuse angeordneten Anschlüsse für das erste Medium gebildet werden können.
  • Die genannte und geforderte Verdrehsicherung der separaten Anschlüsse gegenüber dem Gehäuse kann in einfacher Weise durch eine Sechskantform, durch eine Rändelung, Polygon- oder sonstige Vieleckform erzielt werden, wobei der separate Anschluss eine Schulter bzw. einen Bund in der genannten Sechskantform aufweisen kann, während die Gehäuseöffnung einen sich zumindest in Teilbereichen hieran formschlüssig anlegenden Bund aufweisen sollte.
  • Zusätzlich zum Fixierungsstift zur Festlegung des Wellschlauchs in dem separaten Anschluss empfiehlt es sich, wie bereits erwähnt, im Überlappungsbereich zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss ein Dichtungselement vorzusehen, was am einfachsten aus zumindest einem O-Ring bestehen kann, der auf den zugehörigen Wellschlauch-Endabschnitt aufgesteckt ist, in zumindest ein Wellental formschlüssig eingreift und mit seiner den radialen Abschnitt der separaten Anschlüsse für das zweite Medium beaufschlagenden Außenseite an der Innenseite des radialen Abschnittes anliegt. Die genannten radialen Abschnitte der separaten Anschlüsse für das zweite Medium sind hierzu zweckmäßigerweise glattzylindrisch ausgebildet, um mit dem Dichtungselement (also bevorzugterweise dem O-Ring) die erforderliche dichte Verbindung herzustellen.
  • Zur Erhöhung der axialen Fixierung des Wellschlauchs im separaten Anschluss kann - insbesondere bei größeren Druckunterschieden zwischen erstem und zweitem Medium - außerdem zumindest einer der Wellschlauch-Endabschnitte mit einem anderen Festlegungsmittel als dem Fixierungsstift zusammenwirken. Dieses Festlegungsmittel kann beispielsweise durch eine widerhakenähnliche Ausgestaltung eine Rastverbindung herstellen. Ein weiteres Festlegungsmittel kann dadurch gebildet sein, dass es zusätzlich zum Dichtungselement auf den Wellschlauch aufgesteckt und zusammen mit diesem in den separaten Anschluss eingesteckt ist, wobei das Festlegungsmittel in seinem Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des separaten Anschlusses derart dimensioniert sein sollte, dass es unter Vorspannung an dessen Innenseite anliegt, wobei das Festlegungsmittel darüber hinaus ebenso formschlüssig in den Wellschlauch eingreifen sollte.
  • Zweckmäßigerweise kann der Wellschlauch-Endabschnitt aus einem durch einfaches Ablängen gebildeten Wellschlauchteil bestehen. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn der Wellschlauch-Endabschnitt durch Recken kalibriert und etwas in seiner Flexibilität reduziert ist, um beim Einstecken in den separaten Anschluss nicht durch Stauchen in Axialrichtung nachzugeben.
  • Um das vollständige Umströmen der Wellschlauchwendel zu begünstigen, ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen Wellschlauchwendel und Gehäusemantel-Innenfläche Abstandshalter vorgesehen sind, durch die das erste Medium, also insbesondere das Schwimmbadwasser, auch diesen Spaltbereich zwischen Gehäuse und Wellschlauch durchströmen kann. Die Abstandshalter sollten derart ausgebildet sein, dass sie die zuvor erwähnte Steckmontage begünstigen.
  • Die erwähnten Abstandshalter haben noch den weiteren Vorteil, dass durch sie der Wellschlauch abgestützt wird, um so strömungsinduzierte Geräuschemissionen verhindern zu können. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass es nicht nur zur Verbesserung der Umströmung, sondern auch zur Verhinderung von strömungsbedingten Geräuschen empfehlenswert sein kann, einen oder mehrere Anströmkörper in Form von Prallblechen in das Gehäuse und die Wellschlauchwendel einzusetzen.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen vereinfachten Montierbarkeit des Wärmetauschers und auch des Umstands, dass die separaten Anschlüsse nicht einstückig mit dem Gehäuse verbunden sind, sondern separat von diesem ausgebildet sind, liegt darin, dass lediglich die für den Wärmeaustausch verantwortlichen Oberflächen, also der Wellschlauch, aus Edelstahl hergestellt sein muss, während das Gehäuse aus korrosionsbeständigem Kunststoff bestehen kann, wodurch sich die Kosten des erfindungsgemäßen Wärmetauschers noch einmal drastisch reduzieren lassen. Im Gegensatz dazu musste beim Stand der Technik die wendelförmige Leitung an das Gehäuse im Bereich der radialen Öffnungen angeschweißt und in Verbindung mit den radialen Anschlüssen gebracht werden, so dass auch für das Gehäuse ein schweißbares korrosionsbeständiges Material, also insbesondere Edelstahl erforderlich war. Beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann hingegen die Verbindung von Wellschlauch und separatem Anschluss durch Steckmontage und ohne Schweißen erfolgen; und wenn man den separaten Anschluss ebenso aus Edelstahl herstellen wollte, so könnte immer noch das gesamte Gehäuse aus Kunststoff bestehen und immer noch eine erhebliche Kostenreduzierung ermöglichen. Als Kunststoffmaterial kommen insbesondere PA, PP, PE, PVC-C oder ähnliche Materialien in Frage.
  • Demnach besteht in diesem Fall das erste Medium in der Regel aus dem Schwimmbadwasser, während das zweite Medium durch das Heizmedium bzw. das Heizwasser gebildet ist. Ebenso lässt sich der vorliegende Wärmetauscher aber auch zum Abkühlen von Fluiden verwenden, wobei das zweite Medium dann eine gegenüber der Fluidtemperatur reduzierte Temperatur aufweisen muss. Daneben ist es natürlich auch möglich, den Wärmetauscher für andere Medienkombinationen zu verwenden, beispielsweise zur Brauchwassererwärmung in Gasthermen, Brennstoffzellen und dergleichen, zur Abwärmerückgewinnung sowie ganz allgemein für eine Vielzahl von Industrieanwendungen, im Kfz-Bereich etc. - eben dort, wo üblicherweise Wärmetauscher mit Kühl- oder Heizwendelbauform eingesetzt werden.
  • Im Vergleich zu (teilweise nicht vorveröffentlichten) Wärmetauschern des Standes der Technik besitzt der vorliegende Erfindungsgegenstand den Vorteil, dass bei einem Wärmetauschergehäuse, das aufgrund des geforderten Volumendurchsatzes stirnseitig nur Anschlüsse für ein Medium aufweisen kann, das zweite Medium über radiale Anschlüsse in den Wärmetauscher geführt wird und dort über eine Wellschlauchwendel mit maximaler Länge und damit maximaler für den Wärmeaustausch verantwortlicher Oberfläche transportiert werden kann. D. h., es sind keine Übergangsbereiche wie Krümmer oder dergleichen erforderlich, die die Verbindung zwischen Wellschlauch und den auf der Außenseite des Gehäuses angeordneten Anschlüssen herstellen und meist aufgrund abprupter Änderungen der Strömungsrichtung einen großen Druckverlust und wegen ihrer eigenen nicht für den Wärmeaustausch heranzuziehenden Länge eine reduzierte Tauscherleistung verursachen. Im Gegensatz dazu ergibt sich beim Erfindungsgegenstand, bei dem der Wellschlauch direkt in die separaten Anschlüsse für das zweite Medium übergeht, im Vergleich mit Wärmetauscherbauformen vergleichbarer Dimensionierung ein erheblich reduzierter Druckverlust bzw. eine verbesserte Wärmetauscherleistung. Darüber hinaus ermöglicht der Verzicht auf Schweißverbindung der metallischen Bauteile bezüglich der Anbindung des Wellschlauchs an die separaten Anschlüsse, eine stark vereinfachte Verbindungstechnik anzuwenden, und bezüglich der Verbindung zwischen Wärmetauschergehäuse und den separaten Anschlüssen, beide Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien herstellen zu können, so dass nunmehr das Gehäuse aus kostengünstigem Kunststoff bestehen kann.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in geschnittener Seitenansicht; und
    • Figur 2 den Wärmetauscher aus Figur 1 im Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1.
  • Der in Figur 1 dargestellte Wärmetauscher 1 besteht aus einem in etwa zylindrischem Gehäuse 2 und einer in dem Gehäuse verlegten Wellschlauchwendel 3. Während ein erstes Medium, im vorliegenden Fall des Schwimmbadwärmetauschers das Schwimmbadwasser über axiale Anschlüsse 4, 5 in das Gehäuseinnere hinein- bzw. aus diesem herausströmt, wird die Wellschlauchwendel 3 von einem zweiten Medium, im vorliegenden Fall von Heizungswasser durchströmt, wobei der Wellschlauch 3 an zwei separate Anschlüsse 6, 7 angeschlossen ist, die durch Öffnungen 8, 9 im Wärmetauschergehäuse hindurchgeführt sind und radial nach außen vorstehen, wo sie über Außengewinde 10, 11 an benachbarte Leitungsabschnitte angeschlossen werden können.
  • Die Verbindung der Wellschlauchendabschnitte.12, 13 mit den Endabschnitten 14, 15 der separaten Anschlüsse 6, 7 erfolgt durch Ineinanderstecken, wobei jeweils zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss ein Dichtungselement 16, 17 in Form zumindest eines O-Rings angeordnet ist, das formschlüssig in zumindest eine endständige Wellung eingreift.
  • Jeder Wellschlauchendabschnitt 12, 13 ist in den Endabschnitten 14, 15 der separaten Anschlüsse 6, 7 über zwei auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Wellschlauchs angreifende Fixierungsstifte 18, 19 festgelegt, die in ein Wellental einer endständigen Wellung von außen her eingreifen und durch Öffnungen in den Endabschnitten der separaten Anschlüsse geführt sind.
  • Die separaten Anschlüsse 6, 7 sind von außen in die Öffnungen 8, 9 des Wärmetauschergehäuses eingesteckt und dort ebenfalls über jeweils zwei Fixierungsstifte 20, 21 in der Endposition festgelegt. Jeder dieser Fixierungsstifte 20, 21 ist zweckmäßigerweise und zur Vereinfachung des Montageaufwands einstückig mit einem der Fixierungsstifte 18, 19 zur Festlegung der Wellschlauchwendel verbunden.
  • Die Fixierungsstifte werden über Einschraubhülsen in ihrer Position gehalten, die durch die Anschlüsse 4, 5 für das erste Medium gebildet sind und in Axialrichtung auf die stirnseitigen Enden des Wärmetauschergehäuses geschraubt sind.
  • Die Montage des Wärmetauschers 1 erfolgt in folgenden Schritten: In das zylindrische Gehäuse 2 wird die Wendel 1 eingesteckt, von außen werden die separaten Anschlüsse 6, 7 in die Gehäuseöffnungen 8, 9 eingesetzt und auf die Endabschnitte 12, 13 der Wellschlauchwendel aufgesteckt; anschließend werden durch die Fixierungsstifte 18, 19 bzw. 20, 21 die Wellschlauchwendel an den separaten Anschlüssen und die separaten Anschlüsse im Wärmetauschergehäuse festgelegt und die Einschraubhülsen 4, 5 stirnseitig in das Gehäuse eingeschraubt, um die Fixierungsstifte in Position zu halten.
  • Aus den Figuren 1 und 2 lässt sich außerdem noch die Position von weiteren Dichtungsringen entnehmen: Die Einschraubhülsen 4, 5 sind über O-Ringe 22, 23 gegenüber dem Wärmetauschergehäuse abgedichtet und die separaten Anschlüsse sind über O-Ringe 24, 25 gegenüber dem Wärmetauschergehäuse abgedichtet. Die Einschraubhülsen 4, 5 sind nach dem Einschrauben am Wärmetauschergehäuse über Nieten 26, 27 verdrehfest festgelegt. Die separaten Anschlüsse 6, 7 weisen einen Anschlagbund 28, 29 auf, der das Einstecken der separaten Anschlüsse in die Gehäuseöffnung 8, 9 begrenzt. Unterhalb (bezogen auf Figur 1 bzw. Figur 2) dieses Anschlagbunds 28, 29 befindet sich eine Schulter der separaten Anschlüsse in Form eines Sechskants, über die die separaten Anschlüsse an einem von den Gehäuseöffnungen 8, 9 nach radial außen vorstehenden Bund 30, 31 verdrehfest festgelegt sind, indem dieser radial vorstehende Bund 30, 31 in Anpassung an die Sechskantform der separaten Anschlüsse ausgebildet ist.
  • Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, einen Wärmetauscher für beliebige Anwendungen und insbesondere für Schwimmbäder zur Verfügung stellen zu können, der ein deutlich reduziertes Gewicht, ein erheblich reduziertes Bauvolumen und demgemäss reduzierte Herstellungskosten aufweist, die noch weiter dadurch gesenkt werden können, dass das Gehäuse und die separaten Anschlüsse aus kostengünstigem Kunststoff hergestellt werden. Außerdem zeichnet sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher durch einen stark vereinfachten Montageaufwand aus, da der Wellschlauch durch einfaches Ineinanderstecken an den separaten Anschlüssen festgelegt werden kann.

Claims (14)

  1. Wärmetauscher, insbesondere für Schwimmbäder, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse (2), das von einem ersten Medium im Wesentlichen axial durchströmt wird, wobei das Gehäuse an seinen axialen Stirnseiten Anschlüsse (4, 5) zur Verbindung mit angrenzenden Leitungsabschnitten für das erste Medium aufweist, während ein zweites Medium über zwei separate, sich radial zum Gehäuse erstreckende Anschlüsse (6, 7) eine im Gehäuse verlegte und als Wendel ausgebildete Leitung (3) durchströmt, deren Wendelachsel parallel zu oder identisch mit der Gehäuseachse verläuft, wobei die wendelförmige Leitung für das zweite Medium aus einem Wellschlauch (3) besteht, der in Radialrichtung verlaufende Endabschnitte (12, 13) aufweist, die an die separaten Anschlüsse für das zweite Medium angeschlossen sind, und wobei
    sich die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium von außen unter Durchquerung des Gehäuses (2) bis auf die Gehäuseinnenseite erstrecken dadurch gekennzeichnet, dass die in Radialrichtung verlaufenden Endabschnitte (13, 14) des Wellschlauchs (3) gewellt ausgebildet und im Gehäuseinnren an die genannten separaten Anschlüsse für das zweite Medium über eine Steckverbindung angeschlossen und dort im Bereich ihrer Wellungen festgelegt sind.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Endabschnitte (12, 13) des Wellschlauchs (3) in die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium eingesteckt und dort durch form- oder kraftschlüssig wirkende Festlegungsmittel gehalten.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Festlegungsmittel aus Stiften (18, 19), Klammern oder Rastelementen bestehen, die formschlüssig in ein Wellental des Wellschlauchs (3) eingreifen.
  4. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium separat vom Gehäuse (2) ausgebildet und durch Gehäuseöffnungen (8, 9) hindurch gesteckt sind.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die separaten Anschlüsse (6,7) für das zweite Medium von außen in die Gehäuseöffnungen (8, 9) des Gehäuses (2) eingesteckt und dort über Festlegungsmittel (20, 21) festgelegt sind.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Festlegungsmittel (20, 21) zur Festlegung der separaten Anschlüsse (6, 7) im Gehäuse (2) aus Fixierungsstiften (20, 21) bestehen, die auf der Innenseite des Gehäuses angeordnet sind und dort die separaten Anschlüsse beaufschlagen.
  7. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium formschlüssig verdrehfest in den Gehäuseöffnungen (8, 9) des Gehäuses (2) festgelegt sind.
  8. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellschlauch-Endabschnitte (12, 13) gegenüber den separaten Anschlüssen (6, 7) für das zweite Medium mittels eines Dichtungselementes (16, 17) abgedichtet sind.
  9. Wärmetauscher nach zumindest Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dichtungselement (16, 17) aus zumindest einem O-Ring besteht, der auf den zugehörigen Wellschlauch-Endabschnitt (12, 13) aufgesteckt ist, in zumindest ein Wellental formschlüssig eingreift und mit seiner den radialen Abschnitt (14, 15) der separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium beaufschlagenden Außenseite an der Innenseite des radialen Abschnittes anliegt.
  10. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellschlauch-Endabschnitte durch Recken kalibriert sind.
  11. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die vom Wellschlauch (3) beaufschlagten radialen Abschnitte (14, 15) der separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium glattzylindrisch ausgebildet sind.
  12. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wellschlauch (3) und/oder die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium aus Metall bestehen.
  13. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gehäuse (2) und/oder die Anschlüsse (4, 5) für das erste Medium aus Kunststoff bestehen.
  14. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Medium Schwimmbadwasser ist und dass das zweite Medium Heizungswasser ist.
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